[發(fā)明專利]一種IGBT芯片及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010187851.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN111403478A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海恒灼科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/08;H01L29/36;H01L21/331
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 趙紅

本發(fā)明提出了一種IGBT芯片及其制造方法，所述芯片包括芯片正面及芯片背面；其中，所述芯片正面包括有源區(qū)及終端區(qū)；所述芯片背面包括集電極層，所述集電極層包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度；所述第一摻雜區(qū)與所述有源區(qū)相對(duì)應(yīng)，所述第二摻雜區(qū)與所述終端區(qū)相對(duì)應(yīng)。在芯片背面形成與有源區(qū)相對(duì)應(yīng)的第一摻雜區(qū)，并且確保其摻雜濃度大于第二摻雜區(qū)的濃度，再配合激光退火工藝進(jìn)行離子激活，從而可獲得較小的導(dǎo)通壓降較低且關(guān)斷損耗小的IGBT芯片。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域，尤其涉及一種IGBT芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是一種可以代替雙極結(jié)型功率晶體管的改良型功率器件，IGBT芯片綜合MOSFET和BJT的優(yōu)點(diǎn)于一身，它既具有MOSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小的優(yōu)點(diǎn)，又具有BJT電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

IGBT芯片現(xiàn)有的背面制造技術(shù)多在IGBT芯片正面結(jié)構(gòu)制造完成后，在背面進(jìn)行一次離子注入后，進(jìn)行爐管退火或激光退火形成IGBT芯片背面集電極結(jié)構(gòu)。然而，由于爐管退火工藝受限于IGBT芯片正面的金屬結(jié)構(gòu)，其溫度不能過(guò)高。因此現(xiàn)有的背面制備工藝存在背面注入激活率不足，器件導(dǎo)通壓降過(guò)高的問(wèn)題。雖然激光退火工藝能夠大大提升注入雜質(zhì)激活率，降低芯片導(dǎo)通壓降，但是該工藝會(huì)導(dǎo)致器件關(guān)斷損耗過(guò)大，從而在某些應(yīng)用場(chǎng)景受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種IGBT芯片及其制造方法，可改善IGBT芯片背面離子注入存在的缺陷，優(yōu)化IGBT芯片的關(guān)斷損耗。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了以下方案：

一種IGBT芯片，包括芯片正面及芯片背面；其中，所述芯片正面包括有源區(qū)及終端區(qū)；所述芯片背面包括集電極層，所述集電極層包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度；所述第一摻雜區(qū)與所述有源區(qū)相對(duì)應(yīng)，所述第二摻雜區(qū)與所述終端區(qū)相對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，在上述IGBT芯片中，所述第一摻雜區(qū)及第二摻雜區(qū)的濃度范圍均為1E11～8E13。

優(yōu)選地，在上述IGBT芯片中，所述有源區(qū)及終端區(qū)形成于N-漂移區(qū)表面。

優(yōu)選地，在上述IGBT芯片中，所述N-漂移區(qū)和所述集電極層之間設(shè)有一緩沖層。

優(yōu)選地，在上述IGBT芯片中，所述集電極層表面設(shè)有多層背面金屬層。

此外，本發(fā)明還提出了一種IGBT芯片的制造方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一、提供一襯底，并在所述襯底一表面形成具有有源區(qū)和終端區(qū)的芯片正面；

步驟二、在所述襯底的另一表面形成一層集電極層，所述集電極層包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)與所述有源區(qū)相對(duì)應(yīng)，所述第二摻雜區(qū)與所述終端區(qū)相對(duì)應(yīng)；

步驟三、在所述集電極層涂覆光刻膠，進(jìn)行光刻工藝，暴露出所述第一摻雜區(qū)；

步驟四、對(duì)暴露出的第一摻雜區(qū)進(jìn)行區(qū)域離子注入；

步驟五、去除所述光刻膠，暴露出所述第一摻雜區(qū)及第二摻雜區(qū)；

步驟六、對(duì)所述第一摻雜區(qū)及第二摻雜區(qū)進(jìn)行全面離子注入；

步驟七、進(jìn)行芯片背面激光退火。

此外，本發(fā)明還提出了另一種IGBT芯片的制造方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一、提供一襯底，并在所述襯底一表面形成具有有源區(qū)和終端區(qū)的芯片正面；