[发明专利]高温高压的钳位保护的器件结构及制造方法

说明书

本发明公开了高温高压的钳位保护的器件结构及制造方法。高温高压的钳位保护的器件结构，包括重型掺磷衬底，重型掺磷衬底上方设有高阻区；高阻区的中央开设有主沟槽，主沟槽内形成结终端延伸区，结终端延伸区的右端底部开设有沟槽，沟槽内形成基区，基区内形成有发射区；高阻区的上方形成有氧化层；还包括左右设置的基区金属连接层以及发射区金属连接层，基区金属连接层与发射区金属连接层位于氧化层的上方，且基区金属连接层与基区短接，发射区金属连接层与发射区短接；还包括铝钳位保护结构，铝钳位保护结构与基区短接，且位于基区的外围。铝钳位保护可以将高温高压下的可动电荷屏蔽在基区主结外部，减小聚集的电荷对主结的影响。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及钳位器件及制造方法。

背景技术

随着高反压功率器件电路的成熟，终端应用上对功率晶体管的要求越来越高，功率晶体管通常工作在芯片的最高结温150℃，当外围电路省去了RCD吸收回路，并且功率晶体管工作在截止状态时，变压器的原边提供的高压直接施加在功率晶体管的PN结上，此时外界的可动电荷离子在高温、高压下产生了定向运动，经过一定时间的积累后，可动电荷会在氧化层内聚集，聚集的可动电荷会导致功率晶体管的击穿退化，产生沟道导致漏电偏大等等异常，从而影响功率晶体管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了在不增加成本的基础上，采用一种铝钳位结构的设计，提供一种高温高压的钳位保护的器件结构及制造方法，获得高可靠性、高安全性的功率型器件。

本发明的技术方案是：高温高压的钳位保护的器件结构，包括芯片本体，所述芯片本体的边缘为终端保护区，其特征在于，所述芯片本体包括重型掺磷衬底，所述重型掺磷衬底上方设有高阻区；

所述高阻区的中央开设有主沟槽，所述主沟槽内形成结终端延伸区，所述结终端延伸区的右端底部开设有沟槽，所述沟槽内形成基区，所述基区内形成有发射区；

所述高阻区的上方形成有氧化层；

还包括左右设置的基区金属连接层以及发射区金属连接层，所述基区金属连接层与所述发射区金属连接层位于所述氧化层的上方，且所述基区金属连接层与所述基区短接，所述发射区金属连接层与所述发射区短接；

还包括铝钳位保护结构，所述铝钳位保护结构与所述基区短接，且位于所述基区的外围；还包括采用聚酰亚胺光刻胶形成保护层，所述保护层位于所述基区金属连接层、发射区金属连接层以及铝钳位结构的上方。

进一步优选地，所述氧化层包括从下至上设置的热氧化层、热氧化PSG、淀积PSG氧化层以及UDO氧化层。

进一步优选地，所述钳位保护结构的宽度为30-45微米。

进一步优选地，重型掺磷衬底的电阻率为30-70欧姆每厘米。

进一步优选地，所述终端延伸区的结深在6-10微米，所述基区的结深在14-22微米。

所述高温高压的钳位保护的器件结构的制造方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤一、采用高电阻率30-70欧姆每厘米的硅N型的单晶片，单晶片的晶向为111，在单晶片的双面采用液态POCL₃源进行重掺杂磷，重掺杂后的方块电阻小于0.5欧姆每方块，重掺完成后在炉管内完成1286℃的高温扩散，扩散的深度在160-240微米之间，扩散完成后，形成衬底区，衬底区的上下两侧均形成1-2微米厚的氧化层，对重掺的磷进行封挡，进而形成从上至下依次为氧化层、衬底层、高阻区、衬底层以及氧化层；

通过磨抛的方式露出高阻区，所述高阻区的厚度为70-100微米；