[發明專利]采用金屬硅化物的功率半導體器件結構及制備方法

有效

• 申請號: 201210421076.2
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102903743A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 徐承福;朱陽軍;盧爍今;吳凱;陳宏
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: H01L29/45
• 分類號: H01L29/45;H01L29/739;H01L21/285;H01L21/331
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法，尤其是一種采用金屬硅化物的功率半導體器件結構及制備方法，屬于IGBT技術領域。

背景技術

IGBT為絕緣柵型雙極晶體管的首字母簡稱，是一種壓控型功率器件，作為高壓開關被普遍應用。

在常規的IGBT制備工藝中，首先是正面工藝，包括氧化、離子注入、曝光、淀積和刻蝕等形成正面的PN結、柵電極和發射極圖形；然后是背面的減薄工藝和背面的離子注入。常規的IGBT背面都是P型摻雜，有的器件背面摻雜濃度很低，接觸電阻如果做不好會使器件的導通電阻太大，影響器件的性能。過渡金屬硅化物因其在降低金屬-半導體接觸電阻的顯著作用，在超大規模集成電路制造工藝中具有廣泛的應用前景，由于大部分的過渡金屬硅化物都需要經過較高溫度（一般要在800度以上）的退火才能形成硅化物，獲得低的電阻率；而IGBT的背面金屬工藝是在做完正面金屬工藝后完成的，正面金屬不能經受太高溫度，一般要在450度以下，Pd（Pt、Ni）硅化物形成溫度低，形成的硅化物物相單一、穩定、且與制造工藝有較好的相容性，可以做為IGBT背面過渡金屬硅化物的材料。

現有技術中，金屬硅化物可以采用以下三種技術形成：（1）在硅上淀積純金屬（單晶或多晶）；（2）同時蒸發硅和難熔金屬；（3）通過混合靶或共濺技術來濺射淀積金屬硅化物。但以上三種方法都需要在淀積后進行熱處理，會增加器件的制造成本，而且Pd₂Si、PtSi和NiSi₂的共熔溫度分別是720℃、830℃和966℃，這三種過渡金屬不適合在后續工藝有高溫的制程。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種采用金屬硅化物的功率半導體器件結構及制備方法，可以降低背面的接觸電阻，改善器件的性能。

按照本發明提供的技術方案，一種采用金屬硅化物的功率半導體器件結構，在所述半導體器件的截面上，包括第一導電類型漂移區，第一導電類型漂移區具有相互平行的正面和背面；所述第一導電類型漂移區內設有第二導電類型基區，第二導電類型基區由第一導電類型漂移區的正面向背面方向延伸，且第二導電類型基區的延伸距離小于第一導電類型漂移區的厚度；所述第二導電類型基區內設有第一導電類型發射區，第一導電類型發射區位于第二導電類型基區的上部，第一導電類型發射區由第一導電類型漂移區的正面向背面方向延伸，第一導電類型發射區的濃度大于第一導電類型漂移區的濃度；所述第一導電類型漂移區內的第二導電類型基區通過位于第一導電類型漂移區正面上的柵氧化層以及位于柵氧化層下方的第一導電類型漂移區相隔離；所述柵氧化層位于第一導電類型漂移區正面的中心區，分別與兩側的第二導電類型基區相接觸，并與兩側第二導電類型基區內相鄰的第一導電類型發射區相接觸；在所述柵氧化層上設有多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致；所述第二導電類型基區位于第一導電類型漂移區正面中心區的外圈，第二導電類型基區環繞多晶柵和柵氧化層；在所述第二導電類型基區上設有發射極，發射極與第二導電類型基區和該第二導電類型基區內的第一導電類型發射區相接觸，在多晶柵上設有柵電極；其特征是：在所述第一導電類型漂移區的背面注入第二導電類型離子形成第二導電類型集電區，在第一導電類型漂移區的背面淀積有第一集電金屬區，第一集電金屬區的一面覆蓋在第一導電類型漂移區的背面，第一集電金屬區的另一面上淀積有第二集電金屬區。

所述第一集電金屬區是由Pb、Pt?或Ni淀積形成的金屬薄膜。

所述第二集電金屬區為Al/Ti/Ni/Ag多層金屬。

所述發射極和柵電極相隔離。

所述柵氧化層的厚度為1000?。

本發明所述采用金屬硅化物的功率半導體器件結構的制備方法，其特征是，采用如下制作過程：

（1）提供具有正面和背面的第一導電類型基板，在第一導電類型基板的正面與背面之間為第一導電類型漂移區，在第一導電類型漂移區的正面干氧氧化生長成一層厚度1000?的柵氧化層；

（2）在低溫爐管內于柵氧化層的上表面生長一層多晶層并利用光刻腐蝕出柵極形狀，得到位于第一導電類型漂移區正面中心的柵氧化層和位于柵氧化層上的多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致；

（3）在第一導電類型漂移區的正面、環繞多晶柵和柵氧化層的區域中自對準注入第二導電類型離子，并進行熱擴散，得到第二導電類型基區；所述第二導電類型基區由第一導電類型漂移區的正面向背面方向延伸，且第二導電類型基區的延伸距離小于第一導電類型漂移區的厚度，在截面上，柵氧化層與兩側的第二導電類型基區相接觸；