[发明专利]场限环-沟槽负斜角复合终端结构的制备方法

说明书

本发明涉及场限环‑沟槽负斜角复合终端结构及其制备方法，步骤为：制备器件的有源区和终端区，终端区设置至少一个以上的场限环；用掩模版1进行掩蔽曝光，在终端区刻蚀垂直沟槽；用掩模版2进行掩蔽曝光，在终端区进行二次刻蚀，形成负斜角沟槽；在负斜角沟槽区填充氮氧化硅绝缘材料，最后进行背面减薄、镀金及三端电极引出，得到场限环‑沟槽负斜角复合终端结构。本发明适用于功率MOS器件的场限环‑沟槽负斜角复合终端结构，由于工艺简单，高温稳定性好，并且能在芯片面积与击穿电压两者之间取得较好的折衷，因此，该复合终端也可推广到IGBT和IEGT等功率器件。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种场限环-沟槽负斜角复合终端结构及制备方法。

背景技术

功率高压MOS器件在研发过程中，终端技术的设计将会直接影响其器件的耐压和稳定性。常见的结终端技术分为平面结终端技术和台面结终端技术，其平面结终端技术包括场板、场限环、横向变掺杂、结终端延伸及复合结终端技术等；台面终端技术包括机械磨角、沟槽刻蚀和填充等技术。

为了提高功率MOS器件的终端击穿电压，通常采用的是场板和场限环的复合结构。此结构制作工艺比较简单，但对工艺参数的设计要求比较严格。并且当耐压较高时，占用芯片的面积较大，导致其反向漏电流也很大，即芯片的利用率低。因此，现有的终端技术不能折中器件的终端击穿电压和芯片利用率，从而很大程度的限制了功率高压MOS器件的开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种场限环-沟槽负斜角复合终端结构及制备方法，解决了功率MOS器件的终端占用芯片面积大、终端击穿电压低以及高温稳定性差的问题。

本发明所采用的技术方案为：

场限环-沟槽负斜角复合终端结构的制备方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1、制备器件的有源区和终端区，终端区设置至少一个以上的场限环；

步骤2、用掩模版1进行掩蔽曝光，在终端区刻蚀垂直沟槽；

步骤3、用掩模版2进行掩蔽曝光，在终端区进行二次刻蚀，形成负斜角沟槽；

步骤4、在负斜角沟槽区填充氮氧化硅绝缘材料，最后进行背面减薄、镀金及三端电极引出，得到场限环-沟槽负斜角复合终端结构。

步骤2中，利用等离子体刻蚀机在终端区进行垂直刻蚀，形成两侧面垂直、高度为D1、窗口宽度为W1 的沟槽。

步骤3中，利用等离子体刻蚀机在终端区进行二次刻蚀，在侧面形成负斜角为θ、高度为D的斜面。

步骤4中，利用化学气相淀积法对负斜角沟槽区填充氮氧化硅绝缘材料，并用刻蚀或者机械研磨的方式去除多余的氮氧化硅；最后进行背面减薄、镀金及三端电极引出，得到场限环-沟槽负斜角复合终端结构。

芯片中央为有源区，有源区外围为终端区，有源区和终端区共用n+衬底，即器件的漏极D，n+衬底上方设置为n-漂移区。

在有源区的n-漂移区中设置有多个并联的元胞，元胞内与n-漂移区相邻的是p-body区，p-body区中有n+源区且上方设有源电极S。

多晶硅栅极G设置在两个相邻源电极S之间，多晶硅栅极G做在栅氧化层上。

在终端区，场限环p区与元胞中的p-body区同时形成，在第二个场限环中设置有沟槽负斜角。

负斜角的角度为2°～4°。

沟槽负斜角通过两步光刻-刻蚀完成，将沟槽设置为两侧垂直、单边斜角且深入到n- 漂移区，此沟槽用氮氧化硅来填充。

本发明具有以下优点：