[發明專利]一種場終止型IGBT 器件的制造方法

在審

• 申請號: 201310012920.0
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103928318A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張朝陽
• 申請（專利權）人: 上海寶芯源功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的制造方法，特別是涉及一種場終止型IGBT器件的制造方法。?

背景技術

IGBT器件由一個MOS晶體管和一個PNP雙極晶體管組成，也可看作是由一個VDMOS（Vertical?double?diffused?MOSFET，垂直雙擴散MOS晶體管）和一個二極管組成。IGBT器件實現了MOSFET和BJT的優化組合，實現了低能耗、高壓、高速的特性。這種器件廣泛地應用于工業、交通、能源等領域，業已經成為一種不可替代的電力電子器件。從國內外IGBT芯片的結構和制作工藝來看，IGBT工藝經歷了平面穿通型（PlaNar?PT）、平面非穿通型（PlaNar?NPT）、溝槽非穿通型（TreNch?NPT）以及溝槽場終止型（TreNch?FS）等的研發和應用。其中，平面穿通型工藝相對簡單，但具有負溫度系數的缺點；NPT?IGBT具有正溫度系數，但由于引入了減薄/注入/退火/清洗/金屬等背面工藝，工藝復雜度較高；FS?IGBT除了具有正溫度系數外，還具有拖尾電流小和通態壓降低的優點，但背面要求減得更薄，注入種類和次數也增加，工藝難度和復雜度更高；Trench型IGBT由于槽底和側壁表面粗糙度直接影響到器件的性能，設備和技術門檻較高。?

圖4是一種場終止型（Field?stop）IGBT器件的結構示意圖。硅片背面為金屬層20作為集電極，其上方具有P型重摻雜集電區40，再往上為N型重摻雜場終止區30，再往上為N型漂移區1。在N型中漂移區10中具有P阱70。在P阱70中具有N型重摻雜源區80和P型重摻雜接觸區11。在N型漂移區10之上具有柵氧化層50、層間介質90和接觸孔電極10。其中柵氧化層50的兩端在N型重摻雜源區80之上，接觸孔電極10在P型重摻雜接觸區11之上。柵氧化層50之上為多晶硅柵極60。層間介質90之上為金屬層12作為發射極，其與接觸孔電極10相連。?

對于這種場終止型IGBT器件，目前的制造方法如圖1～圖4所示。?

如圖1～圖2所示，第1步，在N型漂移區10上制造硅片正面的結構，包括正面的柵極，源極形成，直到正面的金屬層形成。所述硅片正面的結構包括離子注入形成的P阱70、N型重摻雜源區80、P型重摻雜接觸區11，淀積層間介質90，正面金屬電極12等。?

如圖3所示，第2步，將N型漂移區10從背面減薄，直到剩余70-200微米左右。?

如圖4所示，第3步，在N型漂移區10的背面以離子注入和退火工藝形成N型重摻雜場終止區30，集電區40。?

如圖4所示，第4步，在N型漂移區背面淀積金屬作為集電極20。?

上述方法由于在做背面N型場終止區時，正面的工藝包括金屬電極已經完成，所以不能承受高溫來進行注入的推進，所以這一層終止層的厚度就不能太厚，這將極大影響不同場合的IGBT器件性能。?

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種場終止型IGBT器件的制造方法，用于解決現有技術中采用常規方法制備的IGBT的場終止層厚度不能太厚而影響不同場合的IGBT器件性能的問題。?

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種場終止型IGBT器件的制造方法，所述制造方法至少包括以下步驟：?

1）提供一N-型半導體襯底，基于所述N-型半導體襯底進行IGBT制備的正面工藝，包括：制作柵極結構、P阱、N+型源區、具有接觸孔的介質層、以及用于連接所述P阱及N+型源區的P+型接觸區；?

2）從背面減薄所述N-型半導體襯底，并通過外延工藝于該背面形成N+型場終止區；?

3）采用離子注入及退火工藝于所述N+型場終止區中形成P+型集電區；?

4）分別于正面及背面沉積金屬，并進行退火形成IGBT的發射極及集電極。?

作為本發明的場終止型IGBT器件的制造方法的一種優選方案，步驟1）中，IGBT制備的正面工藝包括以下步驟：?

1-1）于所述N-型半導體襯底表面依次形成柵氧層及多晶硅層，并通過光刻工藝制備出柵極結構；?

1-2）采用自對準工藝進行P型離子注入，并通過高溫退火使P型離子推進形成P阱；?

1-3）采用自對準工藝進行N型離子注入并退火激活，形成N+型源區；?

1-4）于上述結構表面沉積介電層，并于欲沉積金屬電極的區域刻蝕出接觸孔；?

1-5）通過所述接觸孔進行P型離子注入并退火，形成用于連接所述P阱及N+型源區的P+型接觸區。?