[發(fā)明專利]逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210064065.3
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN103035691A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖勝安
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

1.一種逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件，逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件集成有IGBT器件和快速恢復(fù)二極管，其特征在于，所述逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件包括：

一具有第一導(dǎo)電類型的場阻斷層，形成于第一導(dǎo)電類型的硅基片的背面，所述場阻斷層的載流子濃度大于所述硅基片的載流子濃度；所述場阻斷層由垂直注入的第一離子注入?yún)^(qū)和傾斜注入的第二離子注入?yún)^(qū)組成，所述第一離子注入?yún)^(qū)和所述第二離子注入?yún)^(qū)都經(jīng)過退火激活；

溝槽，形成于所述硅基片的背面，所述溝槽的深度小于所述場阻斷層的厚度；所述溝槽將所述場阻斷層分割成位于各所述溝槽的底部的第一場阻斷層、和位于各相鄰所述溝槽間的第二場阻斷層；

所述IGBT器件的集電區(qū)由形成于所述第二場阻斷層的頂部的第二導(dǎo)電類型的離子注入?yún)^(qū)組成；

所述快速恢復(fù)二極管的第一電極區(qū)由填充于所述溝槽中的第一導(dǎo)電類型的多晶硅或外延層組成；

一背面金屬，分別和所述IGBT器件的集電區(qū)以及所述快速恢復(fù)二極管的第一電極區(qū)相連接并作為所述IGBT器件的集電區(qū)和所述快速恢復(fù)二極管的第一電極區(qū)的連接電極。

2.如權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型；所述第一離子注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)為磷、砷、硒和硫四種雜質(zhì)中一個或多個的組合，所述第二離子注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)為磷、砷、硒和硫四種雜質(zhì)中一個或多個的組合。

3.如權(quán)利要求1或2所述的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述溝槽的深度為1微米～50微米，所述IGBT器件的集電區(qū)的厚度為0.1微米～2微米，所述溝槽的寬度和所述溝槽之間的間距的比值為1/50～1/2。

4.一種逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件的制造方法，逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件集成有IGBT器件和快速恢復(fù)二極管，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、在第一導(dǎo)電類型的硅基片的正面淀積第一介質(zhì)膜，該第一介質(zhì)膜將所述硅基片的正面保護(hù)好，從背面對所述硅基片進(jìn)行減薄；

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述硅基片的背面形成溝槽；

步驟三、在形成有所述溝槽的所述硅基片的背面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型離子的垂直注入形成第一離子注入?yún)^(qū)；

步驟四、在形成有所述第一離子注入?yún)^(qū)的所述硅基片的背面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型離子的多步傾斜注入形成第二離子注入?yún)^(qū)；

步驟五、通過退火工藝對所述第一離子注入?yún)^(qū)和所述第二離子注入?yún)^(qū)進(jìn)行激活和擴(kuò)散，由所述第一離子注入?yún)^(qū)和所述第二離子注入?yún)^(qū)組成場阻斷層，所述溝槽將所述場阻斷層分割成位于各所述溝槽的底部的第一場阻斷層、和位于各相鄰所述溝槽間的第二場阻斷層；

步驟六、在形成有所述場阻斷層的所述硅基片的背面淀積第二介質(zhì)膜，對所述第二介質(zhì)膜進(jìn)行回刻，使所述第二介質(zhì)膜僅填充于所述溝槽中且僅填充于所述溝槽的部分深度中；

步驟七、在形成有所述第二介質(zhì)膜的所述硅基片的背面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子的注入在所述第二場阻斷層的頂部形成所述IGBT器件的集電區(qū)；

步驟八、將所述第二介質(zhì)膜去除；

步驟九、在所述溝槽中淀積第一導(dǎo)電類型的多晶硅或外延層，所述多晶硅或外延層的厚度滿足將所述溝槽完全填充；所述多晶硅或外延層同時也形成于是所述溝槽外部的所述硅基片的背面表面、以及所述硅基片正面的所述第一介質(zhì)膜上；

步驟十、將形成于所述硅基片正面的所述第一介質(zhì)膜上所述多晶硅或外延層去除；

步驟十一、將位于所述溝槽頂部以及所述溝槽外部的所述硅基片的背面表面的所述多晶硅或外延層去除，使所述多晶硅或外延層僅完全填充于所述溝槽中，由填充于所述溝槽中的所述多晶硅或外延層組成所述快速恢復(fù)二極管的第一電極區(qū)；之后，在所述硅基片的背面淀積第三介質(zhì)膜，該第三介質(zhì)膜將所述硅基片的背面保護(hù)好。

5.如權(quán)利要求4所述的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于：步驟二形成所述溝槽后，在所述硅基片的背面表面具有厚度大于20埃的第四介質(zhì)膜。

6.如權(quán)利要求4所述的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于：所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。

7.如權(quán)利要求6所述的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于：步驟三中所述第一離子注入?yún)^(qū)的垂直注入的N型離子為磷，注入能量為200KEV～3000KEV，注入劑量為1E11CM^-2～1E14CM^-2。