[發明專利]逆導型IGBT結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201410310441.1
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105225946A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 劉鵬飛;吳海平;肖秀光
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種逆導型IGBT(InsulatorGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極場效應管)結構及其形成方法。

背景技術

逆導型IGBT是一種重要的功率器件。在大多數應用場合中，逆導型IGBT與FWD(Free-wheelingDiode,續流二極管)搭配使用,這樣可以減小芯片面積，降低成本，得到更大的競爭優勢。

現有的逆導型IGBT結構如圖1所示，圖中101為p阱區，102為n+摻雜區，103為n-耐壓層，104為n緩沖層，105為柵氧層，106為多晶硅層，107為隔離層，108為正面金屬層，109為背面p+層以及110為背面金屬層。圖1所示的逆導型IGBT結構的制造方法如圖2a至圖2h所示，其中圖2e和2f中的111為阻擋層。具體過程如下：提供n-耐壓層(參考圖2a)，通過常規工藝加工出正面器件(參考圖2b)，將背面減薄后作高能量的n型雜質注入(參考圖2c)，然后進行激光退火得到n緩沖層(參考圖2d)，再做背面光刻(參考圖2e)，進行p型雜質注入(參考圖2f)，退火得到背面p+層(參考圖2g)，最后形成背面電極(參考圖2h)。可以看出此過程工藝比較復雜，需要經過高能離子注入、激光退火、背面光刻等工藝，所需設備成本高昂，且后面這些工藝都是在薄片的情況下完成，操作不當可能引起碎片，或者損害已形成的正面結構，工藝難度和成本都非常高。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的目的在于提出一種具有簡單易行、良率高、工藝成本低的逆導型IGBT結構及其形成方法。

有鑒于此，本發明第一方面實施例的逆導型IGBT結構的形成方法，可以包括以下步驟：提供第一導電類型的襯底；在所述襯底頂部形成多個凹槽；在所述襯底之上形成第二導電類型的緩沖層；在所述緩沖層之上形成第二導電類型的耐壓層；在所述耐壓層之上形成器件的正面結構；對所述襯底進行背面減薄至露出所述襯底和緩沖層圖形交錯的背面形貌；以及在減薄一側表面形成背面金屬層。

根據本發明實施例的逆導型IGBT結構的形成方法與現有傳統半導體器件生產技術相比，區別在于利用挖槽然后長外延層回填的方式，完成了制造耐壓層下方結構的準備工作。該方法免除了現有工藝從背面做高能離子注入、激光退火、背面光刻等成本高、操作難的工藝，不需投入資金改造產線，同時顯著降低了生產的難度和成本，提高了良率，達到降低逆導型IGBT結構生產成本的目的。

在本發明的一個實施例中，所述凹槽深度為20-200μm，寬度為0.5-2μm，凹槽角度為87-90°。

在本發明的一個實施例中，所述在所述襯底頂部形成多個凹槽具體包括步驟：在所述襯底之上形成阻擋層；在所述阻擋層中光刻出刻蝕圖形；在所述襯底頂部刻蝕出所述多個凹槽；以及去除所述殘余的阻擋層。

在本發明的一個實施例中，所述阻擋層厚度大于200nm。

在本發明的一個實施例中，在所述減薄之后、所述形成背面金屬層之前，對所述減薄一側注入第二導電類型粒子然后退火，以形成歐姆接觸。

在本發明的一個實施例中，注入濃度為0.5×10¹⁴-5×10¹⁵cm^-2，退火溫度為300-500℃。

在本發明的一個實施例中，所述襯底的厚度大于400μm，電阻率為0.02-0.04ohm·cm。

在本發明的一個實施例中，所述緩沖層的厚度為5-30μm，電阻率為0.5-10ohm·cm。

在本發明的一個實施例中，所述耐壓層的厚度為30-130μm，電阻率為35-120ohm·cm。

有鑒于此，本發明第二方面實施例的逆導型IGBT結構，通過上述任一種形成方法制備。

根據本發明實施例的逆導型IGBT結構具有制造成本低等優點。

附圖說明

圖1是現有的逆導型IGBT結構的結構示意圖。

圖2a至圖2h是現有的逆導型IGBT結構形成方法的過程示意圖。

圖3是本發明實施例的逆導型IGBT結構形成方法的流程圖。

圖4a至圖4i是本發明實施例的逆導型IGBT結構形成方法的過程示意圖。

具體實施方式