[發明專利]提高IGBT性能的先進背面工藝制作方法

在審

• 申請號: 201310684349.7
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104716039A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 李娜;馬彪;斯海國
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 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: 高月紅

1.一種提高絕緣柵雙極晶體管IGBT性能的背面工藝制作方法，其特征在于，包括步驟：

（1）在完成絕緣柵雙極晶體管IGBT的正面工藝后，對晶圓的背面進行減薄，然后，對晶圓的背面進行施主雜質離子注入；

（2）對晶圓的背面進行激光退火，激活背面注入的施主雜質離子，形成作為場終止作用的N型緩沖層；

（3）對晶圓的背面進行受主雜質離子注入；

（4）對晶圓的背面進行激光退火，激活背面注入的受主雜質離子，形成作為集電極的P型集電極層。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（1）中，施主雜質離子注入的條件為：

注入次數為兩次；注入的離子包括：磷；注入能量為450KeV～2MeV；每次注入劑量不低于3×10¹¹cm^-2。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述兩次施主雜質離子注入的方法如下：

進行一次2MeV的施主雜質離子注入，對晶圓的背面進行激光退火后，形成結深為4μm的N型緩沖層；進行另一次450KeV的離子注入，對晶圓的背面進行激光退火，保持2μm以內的濃度不低于2MeV離子注入的峰值濃度的N型緩沖層。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，激光退火的條件如下：

通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm～600nm，激光能量2.5～4.0J，兩束激光的延遲時間為0.5～1.6微秒。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，N型緩沖層的濃度分布如下：

1）由PN結處的濃度最低點的深度X1處上升到深度在X2處的滿足不低于1×10¹⁵cm^-3且大于10倍的N型襯底濃度的要求的濃度分布；

其中，深度X1為0.2～0.5μm之間；深度X2為0.5～1.0μm之間；

2）深度由從X2處到X3處之間的濃度滿足不低于1×10¹⁵cm^-3且大于10倍的N型襯底濃度的要求的、且濃度變化的深度X2處高于或等于X3處的N型緩沖層濃度分布；

深度X3為1.6～2.2μm之間；

3）深度由X3處到X4處之間的濃度由在X3處滿足不低于1×10¹⁵cm^-3且大于N型襯底濃度的要求、降低到X4處的濃度等同于N型襯底濃度的N型緩沖層；

深度X4為4.0～4.5μm之間。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（3）中，受主雜質離子注入的條件如下：

注入次數為一次注入；注入的離子包括：硼或者二氟化硼；注入能量為10～30KeV；注入劑量記為Y，該Y的范圍為：5×10¹²cm^-2≦Y≦5×10¹³cm^-2。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（4）中，激光退火的條件如下：

通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm～600nm，激光能量1.5～2.5J，兩束激光的延遲時間為0.8～1.6微秒。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（4）中，P型集電極層的濃度分布如下：

1）由背面硅表面到深度在X0之間的，濃度滿足三個條件：a)濃度范圍在2×10¹⁶cm^-3～5×10¹⁷cm^-3之間的；b）濃度滿足不低于10倍的N型緩沖層的濃度的要求；c）濃度變化不超過20%的P型集電極層的濃度分布；

深度X0為0.1～0.4μm之間；

2）深度由X0處到X1處之間的、濃度由在X0處滿足范圍在2×10¹⁶cm^-3～5×10¹⁷cm^-3之間的且滿足不低于10倍的N型緩沖層的濃度的要求降低到PN結濃度的最低點X1處的P型集電極層的濃度分布；

深度X1為0.2～0.5μm之間。