[發明專利]IGBT器件的制造方法

有效

• 申請號: 201110295394.4
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102420133A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 肖勝安;王海軍;劉坤
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種功率半導體器件，特別是涉及一種IGBT(InsulatedGate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極晶體管)器件。

背景技術

VDMOS(Vertical?double?diffused?MOSFET，垂直雙擴散MOS晶體管)器件在其飄移區(n型中低摻雜區)之下為n型重摻雜區。如果將該n型重摻雜區改為p型重摻雜區，并且在器件反向擊穿發生時還有部分n型中低摻雜區(漂移區)沒有被耗盡，則形成了NPT型IGBT器件。如果將NPT型IGBT器件的n型中低摻雜區(漂移區)厚度減薄，在器件反向擊穿發生時所有的n型中低摻雜區(漂移區)都被耗盡，且在在n型中低摻雜區(漂移區)與p型重摻雜區之間插入一層摻雜濃度比n型中低摻雜區(漂移區)高的n型層，則形成了場阻斷型IGBT器件。

IGBT器件中，新增加的p型重摻雜區與其上方的n型中低摻雜區(或n型層)的交界處形成了一個PN結。該PN結在IGBT器件導通時向基區注入空穴，產生基區電導調制效應，從而大大提高了器件的電流處理能力。

IGBT器件的現有制造方法一般是在硅片正面工藝全部完成之后，再將硅片從背面減薄，之后在硅片背面進行p型雜質的離子注入(對于場阻斷型IGBT器件，減薄后需要進行n型雜質的離子注入和p型雜質的離子注入)。離子注入之后還需要激活所注入的p型雜質離子并修復離子注入損傷，一般希望采用高溫退火工藝。由于這時硅片正面已經有了金屬鋁，因此退火工藝的溫度不能高于500℃，一般為400～450℃。而該溫度下p型雜質(場阻斷型IGBT器件還包括n型雜質)離子的激活率很低，影響器件的性能。

為此又有一種改進方案，將高溫退火工藝改為激光退火(Laserannealing)工藝。其可實現僅在硅片背面一定厚度的區域內實現高溫，不影響硅片正面。這便實現了p型雜質離子(有時包括n型雜質離子)的高效率激活。但激光退火工藝需要使用特殊的專用設備，成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種IGBT器件的新制造方法，該制造方法無需采用成本較高的激光退火工藝，但一樣可以對硅片背面的p型雜質離子注入進行良好的激活。

為解決上述技術問題，本發明IGBT器件的制造方法為：

硅片背面用于形成p型重摻雜集電區的離子注入步驟、以及部分或全部的退火步驟均在硅片正面淀積表面金屬的步驟之前；(為了在硅片背面形成p型重摻雜集電區，必須采用離子注入步驟和退火步驟。通常硅片背面在離子注入后僅采用一次退火工藝，那么這一次的退火工藝放在硅片正面淀積表面金屬的步驟之前。如果硅片背面在離子注入后采用多次退火工藝，那么至少有一次的退火工藝放在硅片正面淀積表面金屬的步驟之前)

硅片背面形成p型重摻雜集電區之后，在該p型重摻雜集電區的背面淀積一層二氧化硅。

本發明IGBT器件的制造方法將硅片背面p型離子注入的步驟提前到硅片正面淀積表面金屬的步驟之前，從而消除了對硅片背面p型離子退火的溫度限制，易于獲得高激活率。同時由于不受硅片正面具有金屬的限制，使得硅片背面在離子注入之后的退火工藝的溫度和時間均不受限制，使高能量、大劑量的p型離子注入易于實現，并易于得到p型雜質的不同摻雜濃度分布。

本發明IGBT器件的制造方法中，采用二氧化硅覆蓋硅片背面的p型重摻雜集電區，在保護的同時，利用p型雜質(例如硼)易于集中在硅-二氧化硅界面的特性，可以讓p型重摻雜集電區中的p型雜質分布優化——與背面金屬接觸的界面具有高摻雜濃度，與n型硅接觸的界面具有低摻雜濃度。一方面易于與背面金屬形成好的歐姆接觸，另一方面有利于控制PNP的發射效率并改善IGBT器件的交流特性。

附圖說明

圖1是一種場阻斷型IGBT器件的剖面圖；

圖2a～圖2h為本發明IGBT的制造方法的各步驟剖面圖；

圖3是一種NPT型IGBT器件的剖面圖；

圖4a、圖4b是場阻斷型IGBT器件和NPT型IGBT器件的雜質分布比較圖。

圖中附圖標記說明：

1為n型基區；2、2b為保護層；3為n型重摻雜場阻斷層；4為p型重摻雜集電區；5為柵氧化層；6、6b為多晶硅；7為p阱；8為n型重摻雜源區；9、9b為介質層；10為接觸孔電極；11為p型重摻雜接觸區；12為表面金屬；14為背面金屬。

具體實施方式

IGBT器件可以分為三種類型：PT型(punch?through)、NPT型(non-punchthrough)、場阻斷型(field?stop)。