制作工艺：结终端的优化方案

结终端结构的制作工艺除了考虑与有源区内主结的工艺兼容外，还需考虑结终端专用的工艺，如表面钝化或沟槽填充等工艺。

1.平面结终端工艺

传统的平面结终端结构多采用选择性的掺杂工艺来实现。对于浅结器件（x_j＜8μm），如功率MOSFET和IGBT，常采用硼离子注入来实现浅的场限环区或结终端延伸区；对于深结稍深的器件（10μm＜x_j＜30μm），如GTR和功率二极管，可采用硼扩散来实现场限环区；对于深结器件（x_j＞30μm），如高压二极管或晶闸管，由于选择性的铝扩散不能用二氧化硅来掩模，所以通常采用铝离子注入来实现场限环区或横向变掺杂区。

2.台面结终端工艺

台面结终端结构通常采用磨角和刻蚀工艺。磨角工艺包括手工磨角和机械磨角，这在传统的晶闸管中应用已十分广泛。在新型沟槽结终端结构中，应用刻蚀工艺较多。刻蚀工艺包括湿法刻蚀和干法刻蚀。干法刻蚀的精度较高，但刻蚀后表面存在损伤；湿法刻蚀属于各向同性，横向吞噬较为严重。理想的方法是干湿法相结合，先进行干法刻蚀，然后通过湿法刻蚀去掉表面的损伤层。

表面钝化工艺对结终端漏电流的影响较大。导致结终端漏电的主要原因是表面沾污了可动离子（如Na⁺），在电场强度的作用下，Na⁺容易在表面来回移动，引起漏电或击穿电压发生蠕变。其次，表面钝化膜的影响也很大，如二氧化硅、三氧化二铝等薄膜中通常含有正、负电荷，这些电荷会在薄膜下方的硅表面感应出相应的负、正电荷，导致结终端表面处的电场强度发生变化，也会引起漏电或耐压不稳定。所以，对磨角台面结终端，表面腐蚀与钝化非常关键，通常可采用硅胶、聚酰亚胺及聚酯改性硅漆等有机膜来进行保护，以提高器件耐压的稳定性。(www.xing528.com)

图7-13给出了ϕ6in（ϕ150mm）大功率整流管所用的三层钝化保护示意图^[23]。由于整流管的直径较大，采用传统的正负角造型，会造成管芯余留部分较尖锐，不仅容易产生崩边、破损，而且会使表面局部电场集中，导致管芯耐压水平下降。采用双负角结终端结构，可以避免以上缺点。在双负斜角磨好后，对台面进行三层保护，即用液相钝化、涂覆聚酯改性硅漆及硅橡胶保护，将无机膜保护和有机膜保护的优点集于一体，不仅可以提高整流管的耐压，而且大大改善了其稳定性。

图7-13 台面结终端及其三层保护示意图

3.复合结终端工艺

对于含有沟槽的复合结终端结构，沟槽填充也很关键，需要考虑沟槽内填充材料的介电常数。当沟槽的深宽比不同时，应选择不同介电常数的介质材料^[24]。高介质常数的材料适合浅而宽的沟槽，低介质常数的材料更适合窄而深的沟槽。所以，浅沟槽的填充可通过化学气相淀积（CVD）磷硅玻璃或氮化硅来实现，但淀积的钝化膜不宜较厚。深槽填充可采用相对介电常数较低的有机绝缘介质，如苯并环丁烯（Benzo Cyclo Butene，BCB）^[25]，其电阻率为1×10¹⁹Ω·cm，相对介电常数为2.65，临界雪崩击穿电场强度为5.3×10⁶V/cm，更为重要的是，苯并环丁烯（BCB）材料可直接进行喷涂，不仅使用方便，而且钝化效果好，对于深槽结终端非常适用。