一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的igbt及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT及其制造方法，解決了傳統(tǒng)工藝制備的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)背面刻蝕、注入，在N-漂移區(qū)和P+集電極區(qū)之間形成N+緩沖區(qū)。這種結(jié)構(gòu)和制造方法，不僅優(yōu)化器件的電性能，而且克服依賴高能粒子注入的設(shè)備，節(jié)約了成本。
【專利說(shuō)明】一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率器件領(lǐng)域，特別涉及一種具有場(chǎng)截止構(gòu)造的IGBT。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT即絕緣柵雙極晶體管，是一種有MOSFET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)與雙極晶體管復(fù)合的器件，具有很高的耐壓以及導(dǎo)電能力。
[0003]目前已有的IGBT包括平面IGBT和溝槽IGBT兩種。國(guó)內(nèi)對(duì)平面IGBT已進(jìn)行了比較廣泛的研究與試制，傳統(tǒng)的平面IGBT結(jié)構(gòu)其特點(diǎn)是:具有一個(gè)水平的MOS管驅(qū)動(dòng)一個(gè)垂直的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)，但是這種器件Vceon，toff和ttail等電性能差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，工作可靠性較差，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面均欠理想。另一方面，形成場(chǎng)截止工藝需要IMev的高能粒子注入機(jī)，這種設(shè)備價(jià)格昂貴并且維修費(fèi)用高，使生產(chǎn)成本大大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT，該器件具有良好電性倉(cāng)泛。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是:本發(fā)明從背面到正面依次包括背面金屬層、P+集電極區(qū)、N-漂移區(qū)、P阱區(qū)、第一 N+發(fā)射極區(qū)、第二 N+發(fā)射極區(qū)、柵氧層、絕緣層、電極；第一 N+發(fā)射極區(qū)、第二 N+發(fā)射極區(qū)設(shè)置在P阱區(qū)內(nèi)且相互隔開；電極的左側(cè)設(shè)有柵氧層和絕緣層結(jié)構(gòu)，電極的右側(cè)也設(shè)有柵氧層和絕緣層結(jié)構(gòu)，絕緣層將柵氧層與電極隔開；左側(cè)的柵氧層與N-漂移區(qū)、P阱區(qū)、第一 N+發(fā)射極區(qū)的部分相連；右側(cè)的柵氧層與N-漂移區(qū)、P阱區(qū)、第二 N+發(fā)射極區(qū)的部分相連；柵氧層與絕緣層之間設(shè)有多晶硅層；P+集電極區(qū)設(shè)有溝槽；所述P+集電極區(qū)與N-漂移區(qū)之間通過(guò)離子注入設(shè)有N+緩沖區(qū)。
[0006]上述N-漂移區(qū)為硅片。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，該制造方法能有效降低企業(yè)成本。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括正面制作步驟和背面制作步驟；以下為背面制作步驟:
[0009]a、正面結(jié)構(gòu)的制備完成后，在硅片背面刻蝕溝槽；
[0010]b、通過(guò)光刻膠做掩膜，在背面進(jìn)行P離子注入，在N-漂移區(qū)和P+集電極區(qū)之間形成N+緩沖區(qū)，然后激光退火；
[0011 ] C、沉積二氧化硅，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光；
[0012]d、進(jìn)行B離子注入，退火；
[0013]e、利用磁控濺射機(jī)臺(tái)在背面鍍1-3 μ m的背面金屬層。
[0014]上述步驟a中，在對(duì)硅片背面進(jìn)行刻蝕溝槽之前，需對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄處理。
[0015]上述步驟a中，背面刻蝕溝槽深度范圍在0.8-1 μ m。
[0016]上述步驟b中，P離子注入能量為50Kev，摻雜濃度為I X IO17-1 X 1019cnT3。[0017]上述步驟a和步驟b的具體制備方法為:先利用光刻工藝，在硅片背面形成間隔排列的光刻膠圖案，進(jìn)行離子注入工藝，形成N+緩沖區(qū)，之后去除光刻膠。
[0018]上述步驟c中，沉積I μ m的二氧化娃膜厚。
[0019]上述步驟c中，化學(xué)機(jī)械拋光將硅片突出的部分與溝槽中沉積的二氧化硅相平。
[0020]本發(fā)明具有積極的效果:(I)本發(fā)明在P+集電極區(qū)與N-漂移區(qū)之間通過(guò)離子注入技術(shù)設(shè)有N+緩沖區(qū)，有效的提高了 IGBT的電性能；(2)本發(fā)明取消了高能離子注入機(jī)的使用，節(jié)約了制造成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0022]圖1為本發(fā)明的制備流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明背面溝槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中P離子注入后所形成的N+緩沖區(qū)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明制作完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]見圖2至圖4，本發(fā)明從背面到正面依次包括背面金屬層13、P+集電極區(qū)10、N_漂移區(qū)8、P阱區(qū)7、第一 N+發(fā)射極區(qū)5、第二 N+發(fā)射極區(qū)6、柵氧層4、絕緣層2、電極I ;第一N+發(fā)射極區(qū)5、第二 N+發(fā)射極區(qū)6設(shè)置在P阱區(qū)7內(nèi)且相互隔開；電極I的左側(cè)設(shè)有柵氧層4和絕緣層2結(jié)構(gòu)，電極I的右側(cè)也設(shè)有柵氧層4和絕緣層2結(jié)構(gòu)，絕緣層2將柵氧層4與電極I隔開；左側(cè)的柵氧層4與N-漂移區(qū)8、P阱區(qū)7、第一 N+發(fā)射極區(qū)5的部分相連；右側(cè)的柵氧層4與N-漂移區(qū)8、P阱區(qū)7、第二 N+發(fā)射極區(qū)6的部分相連；柵氧層4與絕緣層2之間設(shè)有多晶硅層3 ；P+集電極區(qū)10設(shè)有溝槽9 ;所述P+集電極區(qū)10與N-漂移區(qū)8之間通過(guò)離子注入設(shè)有N+緩沖區(qū)11 ;所述N-漂移區(qū)8為硅片。
[0027]本發(fā)明包括正面制作步驟和背面制作步驟；以下為背面制作步驟:
[0028]a、正面結(jié)構(gòu)的制備完成后，在硅片背面刻蝕溝槽9 ；
[0029]b、通過(guò)光刻膠做掩膜，在背面進(jìn)行P離子注入，在N-漂移區(qū)8和P+集電極區(qū)10之間形成N+緩沖區(qū)11，然后激光退火；
[0030]C、沉積I μ m膜厚的二氧化硅12，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，化學(xué)機(jī)械拋光將硅片突出的部分與溝槽9中沉積的二氧化硅12相平，以利于下步工藝的進(jìn)行，避免背面金屬層13脫落。
[0031]d、進(jìn)行B離子注入，退火；
[0032]e、利用磁控濺射機(jī)臺(tái)在背面鍍1-3 μ m的背面金屬層13。
[0033]在步驟a中，在對(duì)硅片背面進(jìn)行刻蝕溝槽9之前，需對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄處理，背面刻蝕溝槽9深度范圍在0.8-1 μ m。
[0034]在步驟b中，P離子注入能量為50Kev，摻雜濃度為I X IO17-1 X 1019cnT3。
[0035]步驟a和步驟b的具體制備方法為:先利用光刻工藝，在硅片背面形成間隔排列的光刻膠圖案，進(jìn)行離子注入工藝，形成N+緩沖區(qū)11，之后去除光刻膠。[0036]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT，從背面到正面依次包括背面金屬層(13)、P+集電極區(qū)(10)、N-漂移區(qū)⑶、P阱區(qū)(7)、第一 N+發(fā)射極區(qū)(5)、第二 N+發(fā)射極區(qū)(6)、柵氧層(4)、絕緣層⑵、電極⑴；第一 N+發(fā)射極區(qū)(5)、第二 N+發(fā)射極區(qū)(6)設(shè)置在P阱區(qū)(7)內(nèi)且相互隔開；電極(I)的左側(cè)設(shè)有柵氧層(4)和絕緣層(2)結(jié)構(gòu)，電極(I)的右側(cè)也設(shè)有柵氧層⑷和絕緣層⑵結(jié)構(gòu)，絕緣層(2)將柵氧層⑷與電極⑴隔開；左側(cè)的柵氧層⑷與N-漂移區(qū)⑶、P阱區(qū)(7)、第一 N+發(fā)射極區(qū)(5)的部分相連；右側(cè)的柵氧層⑷與N-漂移區(qū)(8)、P阱區(qū)(7)、第二 N+發(fā)射極區(qū)(6)的部分相連；柵氧層(4)與絕緣層(2)之間設(shè)有多晶硅層⑶；P+集電極區(qū)(10)設(shè)有溝槽(9);其特征在于:所述P+集電極區(qū)(10)與N-漂移區(qū)⑶之間通過(guò)離子注入設(shè)有N+緩沖區(qū)(U)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT，其特征在于:所述N-漂移區(qū)(8)為娃片。
3.一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，包括正面制作步驟和背面制作步驟；其特征在于以下背面制作步驟: a、正面結(jié)構(gòu)的制備完成后，在娃片背面刻蝕溝槽(9)； b、通過(guò)光刻膠做掩膜，在背面進(jìn)行P離子注入，在N-漂移區(qū)(8)和P+集電極區(qū)(10)之間形成N+緩沖區(qū)(11)，然后激光退火； C、沉積二氧化硅(12)，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光； d、進(jìn)行B離子注入，退火； e、利用磁控濺射機(jī)臺(tái)在背面鍍1-3μ m的背面金屬層(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟a中，在對(duì)硅片背面進(jìn)行刻蝕溝槽(9)之前，需對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟a中，背面刻蝕溝槽(9)深度范圍在0.8-1 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟b中，P離子注入能量為50Kev，摻雜濃度為I X IO17-1 X IO1W30
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟a和步驟b的具體制備方法為:先利用光刻工藝，在硅片背面形成間隔排列的光刻膠圖案，進(jìn)行離子注入工藝，形成N+緩沖區(qū)(11)，之后去除光刻膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟c中，沉積I μ m的二氧化硅(12)膜厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的一種具有場(chǎng)截止結(jié)構(gòu)的IGBT的制造方法，其特征在于:所述步驟c中，化學(xué)機(jī)械拋光將硅片突出的部分與溝槽(9)中沉積的二氧化硅(12)相平。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103972280SQ201310033819
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】周炳, 劉曉萌, 郝建勇 申請(qǐng)人:蘇州同冠微電子有限公司