[發(fā)明專利]一種異質(zhì)結(jié)場(chǎng)阻結(jié)構(gòu)的IGBT及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410304469.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN104779277B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凡力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海提牛機(jī)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

1.一種異質(zhì)結(jié)場(chǎng)阻結(jié)構(gòu)的IGBT，其特征在于，包括發(fā)射極、柵極、漂移區(qū)、緩沖區(qū)、異質(zhì)結(jié)集電極和金屬焊接層，所述異質(zhì)結(jié)集電極設(shè)置于IGBT底部，所述緩沖區(qū)和漂移區(qū)依次疊加在異質(zhì)結(jié)集電極上，所述發(fā)射極和柵極設(shè)置于漂移區(qū)頂部，發(fā)射極和柵極并排設(shè)置，所述金屬焊接層設(shè)置于異質(zhì)結(jié)電極表面；

所述集電極分為P-Si層和P-Ge層，所述P-Ge層設(shè)置于P-Si層下，所述P-Ge層的厚度為1～5000埃，P-Ge的摻雜劑量為10¹²～2×10¹⁶cm^-2；

制備所述異質(zhì)結(jié)場(chǎng)阻結(jié)構(gòu)的IGBT的方法包括如下步驟：

步驟一、在單晶硅片上進(jìn)行P型體和N+注入推進(jìn)，然后進(jìn)行溝槽刻蝕，再進(jìn)行柵氧化和多晶硅沉積；接下來(lái)進(jìn)行二氧化硅介質(zhì)的沉積；然后再接觸孔刻蝕；進(jìn)而進(jìn)行正面金屬化；最后進(jìn)行硅片正面鈍化；完成IGBT的正面加工工藝，形成發(fā)射極和柵極；

步驟二、將完成步驟一加工后的單晶硅片通過(guò)拋光的方法減薄至所需的厚度，此厚度取決于器件的反向擊穿電壓；

步驟三、將VA族或VIA族元素離子注入單晶硅片的背面形成緩沖區(qū)，比如磷離子、硒離子；

步驟四、在緩沖區(qū)上形成P-Si層；

步驟五、將鍺通過(guò)蒸發(fā)或?yàn)R射的方法鍍至所述P-Si層的表面，形成鍺層；

步驟六、將P型雜質(zhì)離子注入鍺層內(nèi)形成集電極的P-Ge層；

步驟七、將所述集電極進(jìn)行爐管退火，也可以通過(guò)激光退火或快速退火的方式退火；

步驟八、將退火后的集電極表面進(jìn)行金屬化，鍍上AlTiNiAg的焊接層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT，其特征在于，所述發(fā)射極的材料為鍺單質(zhì)。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的IGBT制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在單晶硅片上完成正面工藝，形成發(fā)射極和柵極；

將單晶硅的背面減薄，

將VA族或VIA族元素離子注入單晶硅的背面形成緩沖區(qū)；

在緩沖區(qū)上形成P-Si層；

將鍺蒸發(fā)至所述P-Si層的表面，形成鍺層；

將P型雜質(zhì)離子注入所述鍺層形成集電極的P-Ge層；

所述集電極分為P-Si層和P-Ge層，P-Ge的摻雜劑量為10¹²～2×10¹⁶cm^-2；

將所述集電極進(jìn)行退火；

將退火后的集電極表面金屬化，形成一層金屬鍍層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT制備方法，其特征在于，所述正面工藝包括如下操作：

P型體和N+注入推進(jìn)；

進(jìn)行溝槽刻蝕；

進(jìn)行柵極氧化和多晶硅沉積；

介質(zhì)沉積；

接觸孔刻蝕；

正面金屬化；

硅片正面鈍化。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT制備方法，其特征在于，所述鍺蒸發(fā)的步驟為蒸發(fā)或?yàn)R射。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT制備方法，其特征在于，所述退火的步驟包括爐管退火、快速退火和激光退火中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT制備方法，其特征在于，所述金屬鍍層的成分為AlTiNiAg。