[發明專利]一種高可靠性IGBT及其制造方法

在審

• 申請號: 201910248514.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109904225A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 陳萬軍;肖紫嫣;劉超;周琪鈞;譙彬;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種高可靠性IGBT，包括集電極結構、漂移區結構、發射極結構和平面柵結構；

所述集電極結構包括P+集電極區(10)和位于P+集電極區(10)下表面的金屬化集電極(11)；

所述漂移區結構包括N-層(9)和位于N-層(9)上表面的N+緩沖層(8)，以及位于N+緩沖層(8)上表面的N-漂移區(1)，所述N-層(9)位于P+集電極區(10)的上表面；

所述發射極結構位于N-漂移區(1)上層的一側，發射極結構包括P型基區(3)、P+接觸區(2)、N+發射區(7)和金屬化發射極(4)；所述P型基區(3)嵌入設置在N-漂移區(1)上層的一側；所述N+發射區(7)位于P型基區(3)上層，所述P+接觸區(2)與N+發射區(7)并列設置，且所述P+接觸區(2)位于器件邊緣，P+接觸區(2)的結深大于P型基區(3)的結深；所述金屬化發射極(4)位于P+接觸區(2)和N+發射區(7)的上表面，且金屬化發射極(4)僅覆蓋部分N+發射區(7)；

所述平面柵結構位于N-漂移區(1)上表面遠離金屬化發射極(4)的一側，包括柵氧化層(6)和多晶硅柵電極(5)；所述柵氧化層(6)與N-漂移區(1)上表面接觸，多晶硅柵電極(5)位于柵氧化層(6)的頂部。

2.一種高可靠性IGBT的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：選取硼摻雜濃度為1e17cm^-3的P型硅片作為襯底，在襯底硅片上通過外延生長形成N-層(9)，N-層(9)的厚度為2～3um；

第二步：采用兩步外延工藝，首先在N-層(9)上表面外延生長N+緩沖層(8)，隨后在N+緩沖層(8)上表面通過外延生長N-漂移區(1)；

第三步：在N型半導體漂移區(1)上表面的一端通過熱氧生成柵氧化層(6)，在柵氧化層(6)表面淀積多晶硅再刻蝕形成柵電極(5)；

第四步：在N型半導體漂移區1上表面的另一端注入P型雜質并推結形成P型基區(3)；

第五步：在P型基區(3)中注入N型雜質形成N+發射區(7)；N+發射區(7)的上表面與部分柵氧化層(6)接觸；

第六步：在P型基區(3)中注入P型雜質并推結形成P+接觸區(2)；P+接觸區(2)與N+發射區(7)并列設置，且P+接觸區(2)的結深大于P型基區(3)的結深；

第七步：在器件上表面淀積BPSG絕緣介質層，刻蝕歐姆接觸孔；

第八步：在形成N+發射區(7)的部分上表面淀積金屬，形成金屬化發射極(4)；金屬化發射極(4)同時完全覆蓋P+接觸區(2)上表面；

第九步：淀積鈍化層；

第十步：減薄背面襯底；

第十一步：背面金屬化，在P+集電極區(10)底部形成金屬化集電極(11)。

3.一種高可靠性IGBT的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：選取摻雜濃度為5e13cm^-3的N型硅片作為襯底硅片，即結構中的N型半導體漂移區(1)，首先在N-漂移區(1)背面通過磷離子注入并推結形成N+緩沖層(8)；

第二步：在N+緩沖層(8)表面注入硼離子之后再進行擴散工藝，對部分N+緩沖層(8)進行雜質補償，形成N-層(9)；

第三步：在N型半導體漂移區(1)上表面的一端通過熱氧生成柵氧化層(6)，在柵氧化層(6)表面淀積多晶硅再刻蝕形成柵電極(5)；

第四步：在N型半導體漂移區(1)上表面的另一端注入P型雜質并推結形成P型基區(3)；

第五步：在P型基區(3)中注入N型雜質形成N+發射區(7)；N+發射區(7)的上表面與部分柵氧化層(6)接觸；

第六步：在P型基區(3)中注入P型雜質并推結形成P+接觸區(2)；P+接觸區(2)與N+發射區(7)并列設置，且P+接觸區(2)的結深大于P型基區(3)的結深；

第七步：在器件上表面淀積BPSG絕緣介質層，刻蝕歐姆接觸孔；

第八步：在形成N+發射區(7)上表面淀積金屬，形成金屬化發射極(4)；金屬化發射極(4)同時完全覆蓋P+接觸區(2)上表面；

第九步：淀積鈍化層；

第十步：對背面部分N-層(9)中注入P型雜質并進行離子激活，形成P+集電極區(10)；

第十一步：背面金屬化，在P+集電極區(10)下表面形成金屬化集電極(11)。