CN103137472B - 结合快复管的igbt器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结合快复管的IGBT器件制造方法，包括以下步骤：进行沟槽栅的曝光定义，成长掺杂N型多晶硅；对多晶栅进行刻蚀，正面进行源和P阱的注入和推阱；背面进行硅片减薄；进行背面磷离子注入；进行背面磷离子高温长时间推阱；对背面进行挖沟槽；对背面沟槽里成长高掺杂的N型多晶；背面进行集电极B的注入；背面进行集电极B的推阱；进行集电极的蒸金。本发明比现有的绝缘栅双极型晶体管IGBT器件的衬底浓度更浓一些，成本更低，这样的话比一般的绝缘栅双极型晶体管IGBT的PNP基极宽度更小，通态电阻更小，产生的焦耳热更小，承受同等耐压的前提下，关态时，下降延迟时间更短，能承受的短路电流更大。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件中半导体器件制造方法。
背景技术
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。绝缘栅双极型晶体管IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
其为了保证耐压足够，就要尽量增加N型MOS结构和底部集电极之间衬底的厚度，也就是PNP三极管的基极厚度较厚。虽然耐压够了，但是基极电阻较高，通态时焦耳热会较大，工作时通态电压较大。
绝缘栅双极型晶体管IGBT一般需要和FRD结合才能进行使用，需要外搭电路，并且所占面积较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结合快复管的IGBT器件制造方法，它可以比现有的绝缘栅双极型晶体管IGBT器件的衬底浓度更浓一些，成本更低。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种结合快复管的IGBT器件制造方法，包括以下步骤：进行沟槽栅的曝光定义，成长掺杂N型多晶硅；对多晶栅进行刻蚀，正面进行源和P阱的注入和推阱；背面进行硅片减薄；进行背面磷离子注入；进行背面磷离子高温长时间推阱；对背面进行挖沟槽；对背面沟槽里成长高掺杂的N型多晶；背面进行集电极B的注入；背面进行集电极B的推阱；进行集电极的蒸金属工艺。
本发明的有益效果在于：比现有的绝缘栅双极型晶体管IGBT器件的衬底浓度更浓一些，成本更低，这样的话比一般的绝缘栅双极型晶体管IGBT的PNP基极宽度更小，通态电阻更小，产生的焦耳热更小，承受同等耐压的前提下，关态时，下降延迟时间更短，能承受的短路电流更大。
进行沟槽栅的曝光定义，成长掺杂N型多晶硅，厚度大于500A。
背面进行硅片减薄，减薄至50微米以上。
进行背面磷离子注入，剂量在5E14cm-2以上，能量在40KEV以上。
进行背面磷离子高温长时间推阱，温度在950度以上，时间在1小时以上形成场截止层。通过背面进行硅片减薄、进行背面磷离子注入、进行背面磷离子高温长时间推阱形成的场截止层可通过背面成长10微米以上的N型外延层形成，所述N型外延层的掺杂浓度也介于1E13cm-3-1E15cm-3之间。
对背面进行挖沟槽，沟槽的深度在从1000埃到5微米之间，沟槽的宽度在1000埃到2微米之间。
对背面沟槽里成长高掺杂的N型多晶，掺杂浓度在1E15cm-3-1E20cm-3之间。
背面进行集电极B的注入，剂量在5E14cm-2以上，能量在40KEV以上。
背面进行集电极B的推阱，温度在400度以上，时间在30分钟以上。
进行集电极的蒸金，金属的厚度在1微米以上。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是形成IGBT正面器件结构示意图；
图2是进行背面场截止层的注入及推阱示意图；
图3是进行背面沟槽的刻蚀示意图；
图4是背面沟槽填充多晶硅及背面研磨示意图；
图5是背面普注集电极离子及激活，然后用背面金属引出示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种特别的结合快复管沟槽型场截止绝缘栅双极型晶体管IGBT8英寸的器件结构，在器件作完通常意义的绝缘栅双极型晶体管IGBT之后，然后在背面进行场截止层的注入和高温长时间推阱，形成场截止层，然后对背面进行光刻定义，反面挖沟槽成长高掺杂的多晶硅构成反向电流通路，然后背面进行集电极的注入激活，及背面金属的引出，形成背面集电极。
本发明的作用在于用背面沟槽填N型多晶硅的方式形成背面反向电压通路，不必担心N型P离子的激活率的问题，这样工艺成本大为节约，集成RC在绝缘栅双极型晶体管IGBT里，节省器件面积，提高工艺可靠一致性。
在做正面工艺开始时，对沟槽栅的曝光定义，进行刻蚀，深度大于1微米以上，然后成长N型多晶，进行刻蚀定义多晶栅。进行正面源和阱的注入，推阱。
当完成正面工艺后，将背面根据耐压的要求进行减薄，然后注入背面场截止层，然后进行高温长时间推阱，形成场截止层，
或者完成正面器件工艺后，背面成长10微米以上的外延，外延的浓度逐渐由浓到浅，最后和做器件时的衬底一致，同样也形成场截止层。
进行背面沟槽的刻蚀和背面高掺杂的多晶硅成长。
注入背面集电极注入和激活，背面蒸金后形成集电极。
通过引入背面沟槽及填充高掺杂的多晶硅来形成背面反向电流通路，场截止型绝缘栅双极型晶体管IGBT器件集成了RC结构，该器件结构结合了FRD和绝缘栅双极型晶体管IGBT两种结构的优点。比现有的绝缘栅双极型晶体管IGBT器件的衬底浓度更浓一些，成本更低，这样的话比一般的绝缘栅双极型晶体管IGBT的PNP基极宽度更小，通态电阻更小，产生的焦耳热更小，承受同等耐压的前提下，关态时，下降延迟时间更短，能承受的短路电流更大。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
Claims (10)
1.一种结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
进行沟槽栅的曝光定义，成长掺杂N型多晶硅；
对多晶栅进行刻蚀，正面进行源和P阱的注入和推阱；
背面进行硅片减薄；
进行背面磷离子注入；
进行背面磷离子高温长时间推阱，温度在950度以上，时间在1小时以上形成场截止层；
对背面进行挖沟槽；
对背面沟槽里成长高掺杂的N型多晶；
背面进行集电极B的注入；
背面进行集电极B的推阱；
进行集电极的蒸金属工艺。
2.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，进行沟槽栅的曝光定义，成长掺杂N型多晶硅，厚度大于500A。
3.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，背面进行硅片减薄，减薄至50微米以上。
4.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，进行背面磷离子注入，剂量在5E14cm-2以上，能量在40KEV以上。
5.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，对背面进行挖沟槽，沟槽的深度在从1000埃到5微米之间，沟槽的宽度在1000埃到2微米之间。
6.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，对背面沟槽里成长高掺杂的N型多晶，掺杂浓度在1E15cm-3-1E20cm-3之间。
7.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，背面进行集电极B的注入，剂量在5E14cm-2以上，能量在40KEV以上。
8.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，背面进行集电极B的推阱，温度在400度以上，时间在30分钟以上。
9.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，进行集电极的蒸金，金属的厚度在1微米以上。
10.如权利要求1所述的结合快复管的IGBT器件制造方法，其特征在于，通过背面进行硅片减薄、进行背面磷离子注入、进行背面磷离子高温长时间推阱形成的场截止层可通过背面成长10微米以上的N型外延层形成，所述N型外延层的掺杂浓度介于1E13cm-3-1E15cm-3之间。
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