[發明專利]一種高可靠性的IGBT芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 202210905801.7
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN114975602B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉坤;劉杰
• 申請（專利權）人: 深圳芯能半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 深圳卓啟知識產權代理有限公司 44729
• 代理人: 劉新子

1.一種高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述高可靠性的IGBT芯片包括元胞區和終端區；

所述元胞區包括多晶硅襯底、柵極氧化層、多晶硅柵極區、第一P阱區、第二P阱區、N型摻雜區、P+接觸區、絕緣介質層、正面金屬層、鈍化層、背面緩沖層，背面陽極區以及背面金屬層，其中，所述第一P阱區和第二P阱區位于所述多晶硅柵極區的兩側區域，且第一P阱區的深度大于第二P阱區的深度；

終端區的包括多晶硅襯底，終端P型主結與場限環，溝槽型多晶硅柵極的Busbar走線、USG/BPSG介質層、柵極金屬、源極金屬、PI膠鈍化層、背面Buffer層，背面陽極區以及背面金屬層；

所述制作方法包括如下步驟：

S1、場氧化層生長與終端區場限環區域選擇性腐蝕場氧化層；

S2、柵氧化層生長與多晶硅電極形成；

S3、晶圓翻轉，去除背面多晶硅，晶圓翻轉，清洗，第一次多晶硅刻蝕，元胞區保留溝槽兩側區域，終端區保留全部圖形，元胞區第一次自對準注入B+離子，注入劑量為1E13-5E14，注入能量為120-300keV，去膠后雜質推進，溫度1050-1150℃，時間200-350min，形成P阱區；

S4、第二次多晶硅刻蝕，無掩膜整面刻蝕，形成元胞區柵電極和終端區Busbar走線，元胞區第二次注入B+離子，注入劑量為5E12-1E14，注入能量80-140keV，雜質推進，溫度900-1150℃，時間90-150min，元胞區氧化層刻蝕，氧化層厚度減薄至100-500A；

S5、N型源區摻雜；

S6、隔離介質層淀積與接觸孔刻蝕；

S7、正面金屬化與鈍化層形成；

S8、晶圓背面減薄與金屬化。

2.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S1，具體包括：

選擇N型多晶硅襯底，采用濕氧工藝進行場氧化層生長；

終端區場限環區域選擇性腐蝕場氧化層，B+離子注入，去膠后雜質推進。

3.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S2，具體包括：

在元胞區選擇性腐蝕場氧化層，基于PECVD淀積生長二氧化硅刻蝕硬掩膜層，對元胞區進行溝槽刻蝕，犧牲氧化層生長至800-1200A的厚度，去除犧牲氧化層；

進行柵氧化層生長，基于LPCVD工藝進行多晶硅填充生長。

4.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S5，具體包括：

源區N型離子注入：第一次注入P+離子，第二次注入As+離子，去膠后爐管退火。

5.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S6，具體包括：

進行隔離介質層淀積，形成USG+BPSG雙層結構，并刻蝕接觸孔；

接觸孔區域注入：第一次注入BF2離子，第二次注入B+離子，去膠后爐管退火。

6.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S7，具體包括：

正面淀積金屬層，干法刻蝕圖形化，利用PI膠Coating形成鈍化層，并進行光刻圖形化。

7.根據權利要求1所述的高可靠性的IGBT芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S8，具體包括：

晶圓背面研磨，去除氧化硅，厚度減薄，背面注入P+離子形成緩沖層；

背面陽極注入B+離子，爐管退火激活雜質，背面淀積金屬層。