CN103594356B - 一种场终止型igbt器件的制造方法 - Google Patents
一种场终止型igbt器件的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103594356B CN103594356B CN201310385233.3A CN201310385233A CN103594356B CN 103594356 B CN103594356 B CN 103594356B CN 201310385233 A CN201310385233 A CN 201310385233A CN 103594356 B CN103594356 B CN 103594356B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thickness
- back side
- silicon chip
- silicon
- igbt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 90
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 90
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 9
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 238000005247 gettering Methods 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 3
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 3
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(2-hydroxyethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]ethanol Chemical group OCCN(CCO)CCN(CCO)CCO BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 phosphonium ion Chemical class 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
本发明涉及半导体器件技术领域的制造方法，具体涉及一种场终止型IGBT器件的制造方法。该方法包括下述步骤：选择N型掺杂FZ单晶硅片，厚度根据电压等级确定；从硅片背面离子注入磷杂质并实施高温退火，形成厚度15～70um和掺杂浓度2×1013～2×1015/cm3的N型掺杂缓冲层；腐蚀掉背面保护层，采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛，形成吸杂源；去除正面保护层，在硅片正面进行IGBT元胞区的制作；从硅片背面研磨5～30um厚度的硅衬底，背面再腐蚀～2um厚度，留下厚度10～65um的N型缓冲层作为场终止区；完成背面集电极区的制作。本发明不需要昂贵的高能离子注入设备或外延设备可形成10～65um的场终止区，适合1700～6500V场终止型IGBT器件制造。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域的制造方法，具体涉及一种场终止型IGBT器件的制造方法。
背景技术
近年来，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)技术发展很快，已成为节能减排和电能智能化管理的核心器件。电压等级大于2500V的IGBT已经在智能电网的高压直流输电和灵活交流输电电力系统中开始广泛应用。
阻断电压大于2500V的IGBT最早是非穿通型(non-punch through，简称NPT型)，近年来开发成功了场终止型(Field stop，简称FS型)结构的IGBT。FS型IGBT比NPT型IGBT总厚度薄，在集电极和基区之间增加一层厚度15～40um、N型掺杂、杂质浓度为2×1013～2×1015/cm3的缓冲层。其作用是高压下电场强度在该层迅速减少实现电场终止，因此被称作场终止区或电场截止区。比起NPT型IGBT，FS型IGBT具有导通压降低、关断损耗低和不需要降低载流子寿命就可以快速关断的优点。也正因为通态损耗和关断损耗低，FS型IGBT具有更高的可靠性。
FS型IGBT的结构如图1所示，包括：IGBT的硅衬底或N-基区01，FS区02，正面元胞区21和背面区域集电极区22。正面元胞区21包括：载流子存储层N区03，场氧化层04，栅氧化层05，多晶硅栅极06，P阱07，N+区08，P+区09，隔离介质10和发射极金属11。背面区域集电极区22包括：集电极P型掺杂区12和集电极金属13。实际上还有终端保护区的制造工序，因不是本文重点，可视作和正面元胞区21一起做，不影响对现有技术和本发明的实质。
现有技术制造FS型IGBT的方法有三大类。现有技术1如图2所示，是英飞凌(Infineon)US7538412和国际整流器公司(International Rectifier,IR)CN01811704.X采用的方法。结合图1解释如下：步骤101，选择硅衬底，例如N型掺杂FZ硅衬底01；步骤102，在硅衬底01的正面完成IGBT元胞区21的制造；步骤103，从硅片背面研磨硅片至所需要厚度；步骤104，从硅片背面注入H+离子退火激活形成FS区02；步骤105，完成背面集电极区22的制造，即从硅片背面注入P型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的P杂质，形成集电极掺杂区12，淀积集电极金属层13，形成欧姆接触。
现有技术2如图3所示，是仙童(Fairchild Semiconductor)US7645659采用的方法。步骤201，选择硅衬底，掺杂浓度与FS相当，N型掺杂；步骤202，在硅衬底上外延IGBT基区01；步骤203，完成IGBT元胞区21的工制造；步骤204，从背面研磨N型硅片衬底，保留一定厚度的N型硅片作为FS层02；步骤205，完成背面集电极区22的制造。
现有技术3如图4所示，是富士(Fuji)US7776660和瑞萨(Renesas)US6559023采用的方法。步骤301，选择硅衬底；步骤302，完成IGBT元胞区21的制造；步骤303，从背面研磨硅片至所需要厚度；步骤304，从硅片背面注入磷离子并采用常规热退火或激光退火激活，形成较薄的(2um左右)FS区02；步骤305，完成背面集电极区22的制造。
现有技术1的缺点是需要高能量H+注入机，这种设备昂贵、占地面积大。现有技术2适合做低阻断电压的IGBT(例如600V)，因为电压等级1200V以上的IGBT需要外延层厚度120um以上，制造成本高。现有技术3的缺点是FS区太薄，工艺难控制，有潜在漏电风险；另外，激光还存在退火不均匀问题，而且设备昂贵。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种场终止型IGBT器件的制造方法，本发明不需要昂贵的高能离子注入设备或外延设备可形成10～65um的场终止区，适合1700～6500V场终止型IGBT器件制造。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种场终止型IGBT器件的制造方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
步骤001，选择N型掺杂FZ(区熔法)单晶硅片，厚度根据电压等级确定；
步骤002，从硅片背面离子注入杂质并实施高温退火，形成厚度15～70um和掺杂浓度2×1013～2×1015/cm3的N型掺杂缓冲层；
步骤003，腐蚀掉背面保护层，采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛，形成吸杂源；
步骤004，去除硅片正面的保护层，在硅片正面进行IGBT器件元胞区的制造；
步骤005，从硅片背面研磨5～30um厚度的硅衬底，背面再腐蚀2um厚度，留下厚度10～65um的N型缓冲层作为场终止区；
步骤006，完成背面集电极区的制造。
优选的，在硅片背面制造N型掺杂缓冲层之前，先在硅片正面和硅片背面形成保护层；IGBT器件正面元胞区制造开始前，除去硅片正面的保护层。
较优选的，硅片正面保护层包括两层，一层为二氧化硅SiO2，厚度为10nm～200nm，采用常规热氧化法形成或低压化学汽相淀积法形成；另一层为氮化硅，采用低压化学汽相淀积法形成；
硅片背面保护层为二氧化硅SiO2，厚度为10nm～200nm，是和正面保护层二氧化硅采用常规热氧化法或低压化学汽相淀积法同时形成。
优选的，所述步骤001中，所述电压等级为1700V～6500V。
较优选的，对于1700V场终止型IGBT器件，选择厚度为160～240um的硅片；对于2500V场终止型IGBT器件，选择厚度为260～340um的硅片；对于3300V场终止型IGBT器件，选择厚度为360～440um的硅片；对于4500V场终止型IGBT，选择厚度为500～600um的硅片；对于6500V场终止型IGBT，选择厚度为620～720um的硅片。
优选的，所述步骤002中，硅片背面形成N型掺杂缓冲层时，所用离子注入的杂质是磷或砷，剂量为5×1011/cm2～5×1013/cm2；退火温度在1100℃～1280℃范围，退火时间30分钟～240小时。
较优选的，所述N型掺杂缓冲层最高浓度为1×1014～2×1015/cm3，N型掺杂缓冲层宽度为15～70um。
优选的，所述步骤003中，硅片背面吸杂源采用腐蚀背面形成，或通过对背面喷砂并将背面打毛实现。
较优选的，硅片背面采用腐蚀或喷砂方式将背面打毛后，淀积厚度为0.5～3um的非掺杂多晶硅。
优选的，所述步骤004中，当完成IGBT器件硅片正面元胞区制造时，在N型掺杂缓冲层上留有残留层。
优选的，所述步骤005中，从硅片背面研磨掉残留层以及5～30um厚度的硅衬底；所述场终止区的厚度为10～65um。
优选的，所述步骤006中，完成背面集电极区的制造包括：从硅片背面注入P型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的P型杂质，形成0.4～1.0um的集电极掺杂区，淀积集电极金属层，形成欧姆接触。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
本发明没有特殊设备要求，具有制造成本低和易推广的优点。不需要昂贵的高能离子注入设备或外延设备可形成10～65um的场终止区，适合1700～6500V场终止型IGBT器件制造。具体的：
与现有技术1相比较，不需要昂贵的高能离子注入设备可形成10～65um的场终止区；与现有技术2相比较，不需要昂贵的外延设备可制造1700V以上的场终止型IGBT器件；与现有技术3相比较，不增加成本基础上，可形成的较宽的场终止区，根据IGBT实际需要在10～65um范围选择。
附图说明
图1是场终止型IGBT的结构示意图；
图2是现有技术1制造场终止型IGBT的流程图；
图3是现有技术2制造场终止型IGBT的流程图；
图4是现有技术3制造场终止型IGBT的流程图；
图5是本发明制造场终止型IGBT的流程图；
图6是根据本发明实施方式中的正面和背面形成保护层以及背面注入N型杂质的示意图；
图7是根据本发明实施方式中的背面形成N型掺杂缓冲层的示意图；
图8是根据本发明实施方式中的背面N型掺杂缓冲层杂质浓度分布示意图；
图9是根据本发明实施方式中的正面形成IGBT元胞的示意图；
图10是根据本发明实施方式中的背面形成场终止区的示意图。
以上附图中标记含义：
01-硅衬底或N-基区；01a，01b-保护层；02-场终止区；02a-N型掺杂缓冲层；02b-正面工序结束时背面残留层；03-载流子存储层N区；04-场氧化层；05-栅氧化层；06-多晶硅栅极；07-P阱；08-N+区；09-P+区；10-隔离介质；11-发射极金属；12-集电极P型掺杂区；13-集电极金属；21-IGBT正面元胞区；22-IGBT背面集电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供了一种场终止型IGBT器件制造方法。根据待开发IGBT器件电压等级确定N型掺杂FZ单晶硅片的厚度；从硅片背面离子注入磷杂质并实施高温退火，形成厚度15～70um和掺杂浓度2×1013～2×1015/cm3的N型掺杂缓冲层；腐蚀掉背面保护层，采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛，形成吸杂源；去除正面保护层，在硅片正面进行IGBT元胞区的制造；从硅片背面研磨5～30um厚度的硅衬底，背面再腐蚀～2um，留下厚度10～65um的N型缓冲层作为场终止区；从硅片背面注入P型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的P型杂质，淀积集电极金属层，形成欧姆接触。本发明没有特殊设备要求，具有制造成本低和易推广的优点。
本发明制造场终止型IGBT的流程图如图5所示，包括下述步骤：
步骤001，选择N型掺杂FZ单晶硅片，厚度根据电压等级确定；适合1700～6500V场终止型IGBT器件制造。对于1700V场终止型IGBT器件，选择厚度为160～240um的硅片；对于2500V场终止型IGBT器件，选择厚度为260～340um的硅片；对于3300V场终止型IGBT器件，选择厚度为360～440um的硅片；对于4500V场终止型IGBT，选择厚度为500～600um的硅片；对于6500V场终止型IGBT，选择厚度为620～720um的硅片。在硅片背面制作N型掺杂缓冲层之前，先在硅片正面和硅片背面形成保护层，以保证硅片正面和背面在制作过程不会被划伤。IGBT器件正面元胞区开始制作前，除去硅片正面的保护层。
如图6所示，在硅片正面形成保护层01a和01b，以防止后续工序造成硅正表面划伤；而背面形成保护层01a。保护层01a为二氧化硅SiO2，厚度10nm～200nm，可采用常规热氧化法形成或低压化学汽相淀积法(LPCVD)形成。保护层01b可以为氮化硅，也可以为SiO2，可采用低压化学气相淀积法(LPCVD)形成。
步骤002，从硅片背面离子注入磷杂质并实施高温退火，形成厚度15～70um和掺杂浓度2×1013～2×1015/cm3的N型掺杂缓冲层：
硅片背面形成N型掺杂缓冲层时，离子注入杂质磷或砷，剂量为5×1011/cm2～5×1013/cm2，能量需要和保护层01a厚度匹配，保证稳定可控的杂质离子穿过保护层01a进入基区01。清洗后置于退火炉实施退火，温度在1100℃～1280℃范围，退火时间30分钟～240小时，形成预定杂质分布的缓冲层02a。如图7和图8所示，缓冲层最高浓度CFS大约1×1014～2×1015/cm3，缓冲层宽度BFFS大约15～70um，具体根据需要调整注入剂量和退火时间选定。
步骤003，腐蚀掉背面保护层，采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛，形成吸杂源：
硅片背面吸杂源的方法可以采用腐蚀背面形成，也可以通过对背面喷砂将背面打毛实现。采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛后，可以淀积厚度为0.5～3um的非掺杂多晶硅增强吸杂能力。
步骤004，去除正面保护层，在硅片正面进行IGBT元胞区21的制造：如图9所示，去除硅片正面形成保护层01a和01b，采用IGBT元胞及终端工艺制作IGBT元胞21和终端区，完成硅片正面工序。其中02b是正面工序操作时留下的残留层。
步骤005，从硅片背面研磨5～30um厚度的硅衬底，背面再腐蚀～2um厚度，留下厚度10～65um的N型缓冲层作为场终止区02：
从硅片背面研磨，研磨掉残留层02b以及5～30um厚度的硅材料(即02a部分)，再腐蚀背面大约2um厚度的硅材料，留下厚度10～65um的N型缓冲层作为场终止区02，如图10所示，场终止区02厚度XFS大约10～65um。
步骤006，完成背面集电极区22的制造：即从硅片背面注入P型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的P杂质，形成0.4～1.0um的集电极掺杂区12，淀积集电极金属层13，形成欧姆接触。如图1所示。
本发明的技术方案也适用于其它类别的场终止型功率器件制造，例如场终止型二极管或场终止型快恢复二极管等。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种场终止型IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤001，选择N型掺杂区熔法单晶硅片，厚度根据电压等级确定，所述电压等级为1700V、2500V、3300V、4500V或6500V；
对于1700V 场终止型IGBT器件，选择厚度为160~240um的硅片；对于2500V 场终止型IGBT器件，选择厚度为260~340um的硅片；对于3300V 场终止型IGBT器件，选择厚度为360~440um的硅片；对于4500V 场终止型IGBT，选择厚度为500~600um的硅片；对于6500V 场终止型IGBT，选择厚度为620~720um的硅片；
在硅片背面制造N型掺杂缓冲层之前，先在硅片正面和硅片背面形成保护层；IGBT器件正面元胞区制造开始前，除去硅片正面的保护层；
硅片正面保护层包括两层，一层为二氧化硅SiO2，厚度为10nm~200nm，采用常规热氧化法形成或低压化学气相淀积法形成；另一层为氮化硅，采用低压化学气相淀积法；
硅片背面保护层为二氧化硅SiO2，厚度为10nm~200nm，是和正面保护层二氧化硅采用常规热氧化法或低压化学汽相淀积法同时形成；
步骤002，从硅片背面离子注入杂质并实施高温退火，形成厚度15~70um和掺杂浓度2×1013~2×1015/cm3的N型掺杂缓冲层；
硅片背面形成N型掺杂缓冲层时，所用离子注入的杂质是磷或砷，剂量为5×1011/cm2~5×1013/cm2；退火温度在1100℃~1280℃范围，退火时间30分钟~240小时；
所述N型掺杂缓冲层最高浓度介于1×1014~2×1015/cm3，N型掺杂缓冲层宽度为15~70um；
步骤003，腐蚀掉背面保护层，采用腐蚀或喷砂方法将背面打毛，形成吸杂源；之后淀积厚度为0.5~3um的非掺杂多晶硅；
步骤004，去除硅片正面的保护层，在硅片正面进行IGBT器件元胞区的制造；当完成IGBT器件硅片正面元胞区制造时，在N型掺杂缓冲层上留有残留层；
步骤005，从硅片背面研磨掉残留层以及5~30um厚度的硅衬底，背面再腐蚀2um左右厚度的硅衬底，留下厚度10~65um的N型缓冲层作为场终止区；
步骤006，完成背面集电极区的制造，包括：从硅片背面注入P型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的P型杂质，形成0.4~1.0um的集电极掺杂区，淀积集电极金属层，形成欧姆接触。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310385233.3A CN103594356B (zh) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 一种场终止型igbt器件的制造方法 |
| PCT/CN2013/089433 WO2015027621A1 (zh) | 2013-08-30 | 2013-12-13 | 一种场终止型igbt器件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310385233.3A CN103594356B (zh) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 一种场终止型igbt器件的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103594356A CN103594356A (zh) | 2014-02-19 |
| CN103594356B true CN103594356B (zh) | 2017-10-17 |
Family
ID=50084445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310385233.3A Active CN103594356B (zh) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 一种场终止型igbt器件的制造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103594356B (zh) |
| WO (1) | WO2015027621A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110718457B (zh) * | 2019-09-26 | 2022-07-08 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种降低区熔poly背封单抛片边缘晶孔的加工工艺 |
| CN113471273A (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-01 | 比亚迪半导体股份有限公司 | 绝缘栅双极型晶体管及制备方法、电子设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102693912A (zh) * | 2011-03-24 | 2012-09-26 | 上海北车永电电子科技有限公司 | 制作igbt器件的方法及其装置 |
| CN103035519A (zh) * | 2012-07-27 | 2013-04-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Igbt器件及其制作工艺方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1138307C (zh) * | 2000-12-21 | 2004-02-11 | 北京工业大学 | 低功耗半导体功率开关器件及其制造方法 |
| CN102142372B (zh) * | 2010-12-24 | 2012-10-24 | 江苏宏微科技有限公司 | 制备场阻断型绝缘栅双极晶体管的方法 |
| JP2013093442A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
| CN202695396U (zh) * | 2012-05-11 | 2013-01-23 | 深圳市鹏微科技有限公司 | 大功率器件的加工系统 |
| CN102800591A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-28 | 电子科技大学 | 一种fs-igbt器件的制备方法 |
-
2013
- 2013-08-30 CN CN201310385233.3A patent/CN103594356B/zh active Active
- 2013-12-13 WO PCT/CN2013/089433 patent/WO2015027621A1/zh active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102693912A (zh) * | 2011-03-24 | 2012-09-26 | 上海北车永电电子科技有限公司 | 制作igbt器件的方法及其装置 |
| CN103035519A (zh) * | 2012-07-27 | 2013-04-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Igbt器件及其制作工艺方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103594356A (zh) | 2014-02-19 |
| WO2015027621A1 (zh) | 2015-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102142372B (zh) | 制备场阻断型绝缘栅双极晶体管的方法 | |
| CN102569067B (zh) | 一种平面高压超快软恢复二极管的制造方法 | |
| CN102693912B (zh) | 制作igbt器件的方法及其装置 | |
| EP2525410A1 (en) | Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof | |
| CN103872144B (zh) | 一种软快恢复二极管及其制造方法 | |
| CN105977338B (zh) | 低暗电流pin探测器及其加工方法 | |
| CN102420133A (zh) | Igbt器件的制造方法 | |
| CN104253153A (zh) | 场截止型反向导通绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 | |
| CN109449085A (zh) | 一种抗浪涌能力增强型的4H-SiC肖特基二极管及其制备方法 | |
| CN106601826A (zh) | 一种快恢复二极管及其制作方法 | |
| CN104253151B (zh) | 场截止型反向导通绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 | |
| CN103594356B (zh) | 一种场终止型igbt器件的制造方法 | |
| CN102856194B (zh) | 制造反向阻断绝缘栅双极晶体管的方法 | |
| EP2897159A1 (en) | High-voltage super-junction igbt manufacturing method | |
| CN102832121A (zh) | 快恢复二极管制造方法 | |
| CN114005877A (zh) | 一种超薄超结igbt器件及制备方法 | |
| CN103035693A (zh) | 场截止型绝缘栅双极晶体管及其制造方法 | |
| CN104425258A (zh) | 反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管的制造方法 | |
| CN103489776B (zh) | 一种实现场截止型绝缘栅双极型晶体管的工艺方法 | |
| CN104282741A (zh) | 场截止型反向导通绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 | |
| CN103943671A (zh) | 一种功率半导体器件及其形成方法 | |
| CN102931081B (zh) | 带场阻挡层的半导体器件的制造方法 | |
| CN103199107B (zh) | 半导体器件及制造方法 | |
| CN104981896A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN103578959B (zh) | 一种fs-igbt器件阳极的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |