[發明專利]FRD的制備方法

有效

• 申請號: 201210371807.7
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103715083B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 吳振興;朱陽軍;談景飛;胡愛斌;陸江;喻巧群;陳宏;趙佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;江蘇中科君芯科技有限公司;江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L21/263;H01L21/265
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

本發明公開了一種FRD的制備方法，包括：在N?型襯底上制備芯片的正面結構；在N?型襯底上制備芯片的背面結構；將所述芯片正面結構上表面涂抹光刻膠，再將多孔鉛金屬薄膜掩膜板覆蓋在光刻膠上，然后對芯片進行曝光形成多孔鉛掩膜板的孔區域；將所述經過曝光后的芯片進行電子輻照掃描，并進行電子輻照退火；將所述經過電子輻照退火后的芯片去多孔鉛金屬薄膜掩膜板，去光刻膠；將所述去光刻膠后的芯片背面通過蒸發金屬電極，形成芯片的陰極后，獲得成品。本發明提供的FRD的制備方法能控制FRD不同區域壽命，提高FRD的關斷速度，降低FRD的開關損耗。

技術領域

本發明涉及功率器件制備領域，特別涉及一種FRD的制備方法。

背景技術

FRD的發展與IGBT基本一致，大致經歷了由PT結構到NPT結構再到FS結構的演變，隨著結構的不斷優化其靜態損耗和關斷損耗都不斷的減小。隨著FRD和IGBT在高頻電路里應用頻率的逐漸提高，其靜態損耗相對于動態損耗變得越來越微不足道。研究發現載流子壽命控制技術可以進一步降低FRD的動態損耗，逐步使FRD的適應更高的工作頻率。

目前被廣泛應用的載流子壽命控制技術包括粒子輻照和重金屬擴散兩類。其中，粒子輻照包含電子輻照、氫離子輻照、氦離子輻照等，重金屬擴散包括金，鉑等金屬擴散。目前載流子壽命控制方法已經被廣泛的應用在半導體器件制備領域。不同的載流子壽命控制技術間各有其優缺點。當然，載流子壽命控制技術也并不是沒有缺點，其最大的不足就是提高關斷速度的同時又使導通壓降升高，這樣在降低關斷損耗的同時又相應增加了開通損耗。所以，應用載流子壽命控制技術一定要考慮功率器件的性能折中。在提高關斷速度的同時，減小導通壓降的大幅升高。

其中，電子輻照工藝大致如下：通過電子加速器產生一束高能電子束，將電子束打到物體上形成大約10-25mm的圓形斑點。再采用掃描的方式把斑點擴展開來形成線條，逐行掃描，最終形成一個輻照面對半導體芯片進行輻照加工。由于FRD的單個芯片面積都比較小(一般小于13mm×13mm)，目前電子輻照的方式都是采用整個圓片全部注入的方式。

由于高能電子束的穿透力很強，常見的分子材料很難阻擋電子束穿透，只有一些重金屬材料可以阻擋高能電子束。目前已經有相關的研究表明，鉛金屬薄膜材料等可以制造成電子輻照的掩膜板。通過機械鉆孔和激光打孔等方法可以制備多孔鉛掩膜。將多孔鉛掩膜板應用在半導體器件的制備中便可實現區域可控的電子輻照。來進一步提高FRD的參數性能。

采用電子束掃描的方式，全面照射半導體芯片表面，是半導體芯片的漂移區內部形成統一且均勻的缺陷分布。這些均勻的缺陷分布的水平將直接影響載流子在FRD漂移區內部的復合速度，進而對FRD的導通及關斷造成相應的影響。當FRD導通時，由于漂移區內存在缺陷，會使導通電阻變大，進而增加FRD的導通損耗；另一方面，當FRD關斷時，由于缺陷能加速非平衡載流子的復合，所以能大大加快FRD的關斷速度。

現有技術采用電子輻照掃描整個半導體芯片的表面，使芯片內部各個部位都形成統一的均勻的缺陷分布。對于FRD芯片而言，有源區的范圍內產生的缺陷能幫助提高FRD的關斷速度，降低關斷損耗；但同時也會使FRD的導通壓降變高，如果輻照劑量過高也會是導通壓降過高從而提高導通損耗。所以有源區域內不宜進行高劑量的輻照，只能尋求最佳折中。FRD的終端區域在FRD導通的時候也會在背面陰極注入大量的電子，但是終端區域的上端由于沒有元胞區存在，所以就沒有空穴注入，可以認為只有部分載流子注入而無電流的流動，因而不會對導通壓降造成影響，但是當FRD關斷時背面注入的電子需要被電場掃出或者完全復合掉才能使FRD關斷，無疑增加了FRD的關斷時間，減緩了FRD的關斷速度。由于終端區域對導通壓降貢獻很小，所以可以進行高劑量的輻照，產生更多的缺陷。

由于有源區區域和終端區區域對電子輻照劑量高低的承受能力不同，所以現有電子輻照技術把整個芯片表面的各個區域都采用相同的電子輻照劑量必然會導致動態跟靜態折中不充分的現象。隨輻照劑量的加大，在動態損耗降低的同時靜態損耗明顯上升。

發明內容