CN104701355A - 逆导型igbt半导体器件及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逆导型IGBT半导体器件，集成有IGBT器件和FRD，在硅基片的背面一个以上的沟槽，由位于沟槽的底部和侧面的N+区组成FRD的N型电极区，由位于沟槽外部的P+区组成IGBT器件的集电区。本发明能够同时增加IGBT器件的阳极区面积和FRD的阴极区面积，能在提高FRD的电流处理能力同时不降低IGBT器件的电流能力，从而能更好的实现IGBT器件的电流能力和FRD的电流处理能力两者的平衡，能改善逆导型IGBT半导体器件的性能。本发明还公开了一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种逆导型IGBT半导体器件；本发明还涉及一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法。
背景技术
在高压器件中，绝缘栅双极晶体管（IGBT）在600伏以上电压的器件中获得了越来越广泛的应用，最近更是往高电压、大电流密度的方向发展。在IGBT的使用中，通常要将IGBT与快恢复二极管（FAST RECOVERED DIODE，FRD）在模块封装中组合在一起，以降低开关功耗和提供反向电流的导通能力。最近，一些公司开始将FRD集成在IGBT芯片之中，以进一步提高器件的电流密度，特别是降低模块封装的难度，提高模块封装的可靠性并减小模块的体积。现有的做法是在硅片的背面的N型层之后，形成作为IGBT集电区的P+区域和作为FRD的n+区域，P+区域和n+区域之后形成背面金属化形成IGBT的集电极和FRD的阴极。
为了减少IGBT器件的导通电阻，现有一种方法是在硅片的背面N－之后通过离子注入等工艺形成场阻断层，使IGBT漂移区中的电场强度的分布图（电场强度与漂移区纵向位置的关系图）从没有阻断层的三角形，变成有阻断层时的梯形，在更薄的硅片条件下获得同样的击穿电压，从而得到更低的导通电阻。同样，在逆导型IGBT中，通常在完成前道工艺包括正面金属工艺之后，将硅片背面减薄到需要的厚度，之后进行背面注入形成一个N-型场阻断层，再通过背面光刻和背面注入在背面不同区域形成N+区和P+区，分别作为体二极管（PIN）的阴极和IGBT的阳极（集电极）并进行激活。如图1所示，是现有逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；现有逆导型IGBT半导体器件形成于硅基片101上，在所述硅基片的101正面形成有多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，图1中的两个虚线表示省略了中间很多重复的单元结构，各所述正面单元结构分别包括：P阱102，形成于P阱102中的由N+区组成的源区103以及由P+区组成的P阱引出区104，由依次形成于所述硅基片101表面的栅介质层如栅氧化层105、多晶硅栅106组成的栅极结构，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱102表面用于形成沟道；层间膜107，穿过层间膜107的金属接触孔108，正面金属层109；多晶硅栅通过金属接触孔108和正面金属层109中的栅极金属连接，源区103和P阱引出区104通过金属接触孔108和正面金属层109中的源极金属连接。
在硅基片101的背面形成有N-型场阻断层110，在场阻断层110的背面表面形成有由P+区111组成的IGBT器件的阳极区也即集电区111和由N+区112组成的FRD的阴极区也将N型电极区112。为了获得FRD二极管的较大的电流导通能力，需要增加N+区112的面积，但N+区112面积的增加，将直接造成IGBT器件的集电区111面积减少，从而造成IGBT器件的集电极-发射极饱和电压（Vcesat）增加也即导通电阻增大，因此，N+区112和P+区111这两者的面积之间需要平衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种逆导型IGBT半导体器件，能够同时增加IGBT器件的阳极区面积和FRD的阴极区面积，能在提高FRD的电流处理能力同时不降低IGBT器件的电流能力，从而能更好的实现IGBT器件的电流能力和FRD的电流处理能力两者的平衡，能改善逆导型IGBT半导体器件的性能。为此，本发明还提供一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括：
N型轻掺杂的硅基片；在所述硅基片的正面形成有P阱。
在减薄后的所述硅基片的背面形成有N型掺杂的场阻断层，所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，所述P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
在所述硅基片的背面形成有一个以上的沟槽，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，在所述沟槽的底部和侧面的所述场阻断层表面形成有第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区。
在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成有第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
通过调节所述沟槽的底部面积和侧面面积调节所述N型电极区和所述集电区的面积比；所述沟槽的底部面积越小，所述集电区的面积越大，所述IGBT器件的导通电阻越小；所述沟槽的底部面积和侧面面积的和越大，所述N型电极区的面积越大，所述快速恢复二极管的电流能力越强。
背面金属，分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
进一步的改进是，在所述沟槽中填充有N+掺杂的多晶硅，所述背面金属通过所述多晶硅实现和所述N型电极区的电连接。
进一步的改进是，在所述硅基片的正面形成有多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，各所述正面单元结构分别包括：
源区，由形成于所述正面单元结构所对应的所述P阱中的第二N+区组成。
栅极结构，包括依次形成于所述硅基片表面的栅介质层和多晶硅栅组成，所述源区和所述栅极结构的第一侧自对准，所述栅极结构覆盖部分所述P阱且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱外部的所述漂移区正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
P阱引出区，由形成于所述P阱中的第二P+区组成，所述P阱引出区和所述源区相接触，所述P阱引出区和所述源区通过相同的金属接触孔和正面金属层的源极金属连接。
所述多晶硅栅通过金属接触孔和正面金属层的栅极金属连接。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件的制造方法中逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；对所述硅基片进行背面减薄。
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶。
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面。
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
步骤五、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活。
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件的制造方法中逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；对所述硅基片进行背面减薄。
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶。
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面。
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
步骤五、进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区；所述第一P+区的掺杂浓度比所述第一N+区的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活。
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件的制造方法中逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面进行所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，在所述正面工艺的层间膜形成之后、金属接触孔形成之前对所述硅基片进行背面减薄，所述硅基片减薄之后进行后续的步骤二。
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶。
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面。
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活。
步骤五、在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层。
步骤六、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件的制造方法中逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面进行所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，在所述正面工艺的层间膜形成之后、金属接触孔形成之前对所述硅基片进行背面减薄，所述硅基片减薄之后进行后续的步骤二。
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶。
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面。
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活。
步骤五、在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所述正面工艺包括形成正面金属层。
步骤六、进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区；所述第一P+区的掺杂浓度比所述第一N+区的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
进一步的改进是，对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活的退火工艺为温度为500℃以上的热退火，该热退火的温度越高，所述场阻断层的激活率越高。
为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型IGBT半导体器件的制造方法中逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面形成一介质保护膜；对所述硅基片进行背面减薄。
步骤二、在减薄后的所述硅基片的背面形成一氧化膜，采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶。
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面。
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力。
步骤五、在所述硅基片的背面形成N+掺杂的多晶硅，该多晶硅将所述沟槽完全填充，将所述沟槽外部的所述多晶硅去除，去除所述氧化膜。
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活，在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；或者，在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层，利用所述正面工艺的热过程对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活。
步骤七、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区。
步骤八、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
进一步的改进是，所述正面工艺用于在所述硅基片的正面形成多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，包括如下步骤：
在所述硅基片的正面形成所述P阱。
在所述硅基片表面依次形成栅介质层和多晶硅栅，依次对所述多晶硅栅和栅介质层进行光刻刻蚀形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述P阱且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱外部的所述漂移区正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
进行正面N+离子注入在所述P阱中形成第二N+区，所述第二N+区和所述栅极结构的第一侧自对准，由所述第二N+区组成源区。
进行正面P+离子注入在所述P阱中形成第二P+区，所述第二P+区和所述第二N+区相接触，由所述第二P+区作为P阱引出区。
在所述硅基片的正面形成层间膜，所述层间膜将所述栅极结构、所述源区、所述P阱引出区和所述P阱的表面覆盖。
形成金属接触孔，所述金属接触孔由填充于穿过所述层间膜的接触孔中的金属组成，在所述P阱引出区和所述源区的顶部形成有和所述P阱引出区和所述源区都接触的所述金属接触孔，在所述多晶硅栅顶部形成有和所述多晶硅栅接触的所述金属接触孔。
形成正面金属层，对所述正面金属层进行光刻刻蚀形成源极金属图形和栅极金属图形，所述P阱引出区和所述源区通过相同的所述金属接触孔和所述正面金属层的源极金属连接；所述多晶硅栅通过所述金属接触孔和所述正面金属层的栅极金属连接。
本发明通过在硅基片的背面一个以上的沟槽，并在沟槽的底部和侧面形成FRD的N型电极区即阴极区，在沟槽外部形成IGBT器件的集电区即阳极区，从而能够使得IGBT器件的阳极区和FRD的阴极区的总面积不再由硅基片的背面表面积单独决定，不存在要增加IGBT器件的阳极区和FRD的阴极区二者之一的面积必须要减少另一个的面积的情形，本发明的FRD的阴极区是由沟槽的底部面积和侧面面积之和、IGBT器件的阳极区的面积由沟槽的外部面积决定，相对于现有技术，本发明能够在保持IGBT器件的阳极区的面积不变或增加的条件下增加FRD的阴极区的面积，IGBT器件的阳极区的面积保持较大值能够使得IGBT器件的电流能力强、导通电阻小，而FRD的阴极区的面积增加则能增强快速恢复二极管的电流能力，所以本发明能够同时增加IGBT器件的阳极区面积和FRD的阴极区面积，能在提高FRD的电流处理能力同时不降低IGBT器件的电流能力，从而能更好的实现IGBT器件的电流能力和FRD的电流处理能力两者的平衡，能改善逆导型IGBT半导体器件的性能。
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的说明：
图1是现有逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；
图2是本发明实施例一逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；
图3A是图2中沿箭头线F位置处的杂质分布示意图；
图3B是图2中沿箭头线G位置处的杂质分布示意图；
图3C是图2中沿箭头线H位置处的杂质分布示意图；
图4是本发明实施例二逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；
图5A是图4中沿箭头线F位置处的杂质分布示意图；
图5B是图4中沿箭头线G位置处的杂质分布示意图；
图5C是图4中沿箭头线H位置处的杂质分布示意图；
图6A-图6B是本发明实施例一方法的各步骤中的器件结构图；
图7A-图7B是本发明实施例三方法的各步骤中的器件结构图；
图8A-图8B是本发明实施例五方法的各步骤中的器件结构图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明实施例一逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；本发明实施例一逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括：
N型轻掺杂的硅基片1；在所述硅基片1的正面形成有P阱2。
在减薄后的所述硅基片1的背面形成有N型掺杂的场阻断层10，所述场阻断层10的掺杂浓度大于所述硅基片1的掺杂浓度，所述P阱2和所述场阻断层10之间的所述硅基片1为漂移区，所述场阻断层10用于提高所述漂移区的耐压能力。
在所述硅基片1的正面形成有多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，图2中的两条虚线表示中间省略了多个重复的正面单元结构，各所述正面单元结构分别包括：
源区3，由形成于所述正面单元结构所对应的所述P阱2中的第二N+区组成。
栅极结构，包括依次形成于所述硅基片1表面的栅介质层5和多晶硅栅6组成，所述源区3和所述栅极结构的第一侧自对准，所述栅极结构覆盖部分所述P阱2且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱2外部的所述漂移区也即所述硅基片1的正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱2表面用于形成沟道。较佳为，所述栅介质层5为栅氧化层。本发明实施例的栅极结构为平面栅结构，在其它实施例中栅极结构也能采用沟槽栅结构。
P阱引出区4，由形成于所述P阱2中的第二P+区组成，所述P阱引出区4和所述源区3相接触。
层间膜7，层间膜7将所述P阱2、所述源区3、所述P阱引出区4、所述栅极结构以及未形成上述结构的所述硅基片1的表面覆盖。
金属接触孔8穿过所述层间膜7和底部的区域接触。
正面金属层9包括了源极金属图形和栅极金属图形。所述P阱引出区4和所述源区3通过相同的所述金属接触孔8同时连接到所述源极金属，所述多晶硅栅6通过所述金属接触孔8连接到所述栅极金属。
在所述硅基片1的背面形成有一个以上的沟槽，所述场阻断层10将所述沟槽的底部和侧面包围，在所述沟槽的底部和侧面的所述场阻断层10表面形成有第一N+区11，所述第一N+区11为所述快速恢复二极管的N型电极区11。
在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成有第一P+区12，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12。
通过调节所述沟槽的底部面积和侧面面积调节所述N型电极区11和所述集电区12的面积比；所述沟槽的底部面积越小，所述集电区12的面积越大，所述IGBT器件的导通电阻越小；所述沟槽的底部面积和侧面面积的和越大，所述N型电极区11的面积越大，所述快速恢复二极管的电流能力越强。
背面金属13，分别和所述IGBT器件的集电区12以及所述快速恢复二极管的N型电极区11相连接并作为所述IGBT器件的集电区12和所述快速恢复二极管的N型电极区11的连接电极。
相对于如图1所示的现有结构，本发明实施例一器件结构通过增加所述沟槽，能同时实现所述N型电极区11和所述集电区12的面积的增加，在本发明实施例一的所述硅基片1的背面表面面积以及所述集电区12的面积保持和现有结构相同的条件下，本发明实施例一的所述N型电极区11的面积会增加。
以一个现有结构的所述N型电极区11和所述集电区12的比例约为1：10的器件为例，在背面电流流动区内，如果每15×15平方微米的面积中，所述N型电极区11的面积为5×5平方微米，那么所述集电区12的面积为200平方微米，这样所述N型电极区11和所述集电区12的面积比为25：200。
而本发明实施例一通过在同样的15×15平方微米背面面积上，通过在背面形成所述沟槽，在沟槽底部和侧面形成所述N型电极区11，假设所述沟槽的深度是2微米，所述N型电极区11底部还是一个5×5微米的正方形，那么这时所述沟槽的底部表面加上侧面的所述N型电极区11为25+4×5×2=65微米2，这样本发明实施例一器件所述N型电极区11和所述集电区12的面积比增加到超过3:10，同时所述集电区12面积保持不变。且本发明实施例一中的所述沟槽的深度越深，在维持所述集电区12和芯片面积即所述硅基片1的背面面积相同的条件下，所述N型电极区11的面积就越大。
如图3A所示，是图2中沿箭头线F位置处的杂质分布示意图；箭头线F对应于形成有集电区12的位置处的纵向杂质分布，杂质分布坐标中的A、B、C、D和E分别对应于图2中的虚线A、B、C、D和E所对应的位置，可以看出位置A到C的掺杂直接由所述硅基片1的N型轻掺杂即N-掺杂决定，位置A到C的掺杂由所述场阻断层10的N型掺杂决定，位置A到C的掺杂由集电区12的P型掺杂决定。
如图3B所示，是图2中沿箭头线G位置处的杂质分布示意图；位置B到C包括由形成于所述沟槽底部的所述场阻断层10、以及形成于所述场阻断层10底部表面的所述N型电极区11，位置C到E之间都是所述N型电极区11。
如图3C所示，是图2中沿箭头线H位置处的杂质分布示意图；位置C到E之间填充的是背面金属，没有掺杂。
如图4所示，是本发明实施例二逆导型IGBT半导体器件的结构示意图；本发明实施例二逆导型IGBT半导体器件和本发明实施例一器件的区别之处在于，本发明实施例二逆导型IGBT半导体器件的所述沟槽中填充有N+掺杂的多晶硅14，所述背面金属13通过所述多晶硅14实现和所述N型电极区11的电连接。
如图5A所示，是图4中沿箭头线F位置处的杂质分布示意图；该杂质分布和本发明实施例一器件的图3A的杂质分布图相同。
如图5B所示，是图4中沿箭头线G位置处的杂质分布示意图；该杂质分布和本发明实施例一器件的图3B的杂质分布图相同。
如图5C所示，是图4中沿箭头线H位置处的杂质分布示意图；该杂质分布和本发明实施例一器件的图3C的杂质分布图的区别之处是，本发明实施例二器件在位置C到E之间填充有多晶硅14，所以包括由多晶硅14提供的N+掺杂。
如图6A至图6B所示，是本发明实施例一方法的各步骤中的器件结构图；本发明实施例一方法用于制造如图2所示的本发明实施例一逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、如图6A所示，在N型轻掺杂的硅基片1的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层9；对所述硅基片1进行背面减薄。
所述正面工艺用于在所述硅基片1的正面形成多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，包括如下步骤：
在所述硅基片1的正面形成所述P阱2。
在所述硅基片1表面依次形成栅介质层5和多晶硅栅6，依次对所述多晶硅栅6和栅介质层5进行光刻刻蚀形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述P阱2且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱2外部的所述硅基片1正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱2表面用于形成沟道。
进行正面N+离子注入在所述P阱2中形成第二N+区，所述第二N+区和所述栅极结构的第一侧自对准，由所述第二N+区组成源区3。
进行正面P+离子注入在所述P阱2中形成第二P+区，所述第二P+区和所述第二N+区相接触，由所述第二P+区作为P阱引出区4。
在所述硅基片1的正面形成层间膜7，所述层间膜7将所述栅极结构、所述源区3、所述P阱引出区4和所述P阱2以及外部的所述硅基片1表面覆盖。
形成金属接触孔8，所述金属接触孔8由填充于穿过所述层间膜7的接触孔中的金属组成，在所述P阱引出区4和所述源区3的顶部形成有和所述P阱引出区4和所述源区3都接触的所述金属接触孔8，在所述多晶硅栅6顶部形成有和所述多晶硅栅6接触的所述金属接触孔8。
形成正面金属层9，对所述正面金属层9进行光刻刻蚀形成源极金属图形和栅极金属图形，所述P阱引出区4和所述源区3通过相同的所述金属接触孔8和所述正面金属层9的源极金属连接；所述多晶硅栅6通过所述金属接触孔8和所述正面金属层9的栅极金属连接。
步骤二、如图6A所示，采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片1背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、如图6A所示，采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区11，所述第一N+区11为所述快速恢复二极管的N型电极区11；去除光刻胶。其中，位于所述沟槽的侧面的所述第一N+区11需要采用带角度的离子注入实现。
步骤四、如图6B所示，进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片1的背面形成N型掺杂的场阻断层10；在所述沟槽区域处，所述场阻断层10将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层10的结深大于所述N型电极区11的结深使所述N型电极区11位于所述场阻断层10的底部表面。
所述场阻断层10的掺杂浓度大于所述硅基片1的掺杂浓度，P阱2和所述场阻断层10之间的所述硅基片1为漂移区，所述P阱2由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片1正面的，所述场阻断层10用于提高所述漂移区的耐压能力。
步骤五、如图2所示，采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12。
步骤六、如图2所示，采用退火工艺对所述场阻断层10和所述N型电极区11的N型杂质进行激活。该退火工艺能为激光退火，也能为500℃以下的热退火。
步骤七、如图2所示，形成背面金属13，所述背面金属13分别和所述IGBT器件的集电区12以及所述快速恢复二极管的N型电极区11相连接并作为所述IGBT器件的集电区12和所述快速恢复二极管的N型电极区11的连接电极。
本发明实施例二方法和本发明实施一方法的区别之处为，本发明实施例二方法的步骤五进行P+离子注入时不需要采用光刻胶将所述沟槽区域保护，而是进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12的掺杂浓度比所述第一N+区11的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12；例如所述第一N+区11的表面浓度高于5e18cm-3,所述第一P+区12的浓度低于5e17cm-3，这样在所述第一N+区11中注入的P+离子剂量对器件特性的影响可以不计，从而减少了采用光刻的工艺成本。
如图7A至图7B所示，是本发明实施例三方法的各步骤中的器件结构图；本发明实施例三方法用于制造如图2所示的本发明实施例一逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、如图7A所示，在N型轻掺杂的硅基片1的正面进行所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，在所述正面工艺的层间膜7形成之后、金属接触孔8形成之前对所述硅基片1进行背面减薄，所述硅基片1减薄之后进行后续的步骤二。即在步骤一中未进行金属工艺步骤。和本发明实施例一方法相比，本发明实施例三方法的步骤一中的正面工艺和本发明实施例一方法的正面工艺的形成所述层间膜7之前的工艺步骤相同，未进行形成所述金属接触孔8和形成所述正面金属层9的工艺步骤。
步骤二、如图7A所示，采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片1背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、如图7A所示，采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区11，所述第一N+区11为所述快速恢复二极管的N型电极区11；去除光刻胶。
步骤四、如图7B所示，进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片1的背面形成N型掺杂的场阻断层10；在所述沟槽区域处，所述场阻断层10将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层10的结深大于所述N型电极区11的结深使所述N型电极区11位于所述场阻断层10的底部表面。
所述场阻断层10的掺杂浓度大于所述硅基片1的掺杂浓度，P阱2和所述场阻断层10之间的所述硅基片1为漂移区，所述P阱2由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片1正面的，所述场阻断层10用于提高所述漂移区的耐压能力。
采用退火工艺对所述场阻断层10和所述N型电极区11的N型杂质进行激活。由于未形成金属，该退火工艺能采用温度为500℃以上的热退火，该热退火的温度越高，所述场阻断层10的激活率越高。
步骤五、如图2所示，在所述硅基片1的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层9。本步骤中的正面工艺和本发明实施例一方法的正面工艺中的进行形成所述金属接触孔8和形成所述正面金属层9的工艺步骤相同。
步骤六、如图2所示，采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12。
步骤七、如图2所示，形成背面金属13，所述背面金属13分别和所述IGBT器件的集电区12以及所述快速恢复二极管的N型电极区11相连接并作为所述IGBT器件的集电区12和所述快速恢复二极管的N型电极区11的连接电极。
本发明实施例四方法和本发明实施二方法的区别之处为，本发明实施例四方法的步骤六进行P+离子注入时不需要采用光刻胶将所述沟槽区域保护，而是进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12的掺杂浓度比所述第一N+区11的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12；例如所述第一N+区11的表面浓度高于5e18cm-3,所述第一P+区12的浓度低于5e17cm-3，这样在所述第一N+区11中注入的P+离子剂量对器件特性的影响可以不计，从而减少了采用光刻的工艺成本。
如图8A至图8B所示，是本发明实施例五方法的各步骤中的器件结构图。本发明实施例五方法用于制造如图4所示的本发明实施例二逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，包括如下步骤：
步骤一、如图8A所示，在N型轻掺杂的硅基片1的正面形成一介质保护膜；对所述硅基片1进行背面减薄。
步骤二、如图8A所示，在减薄后的所述硅基片1的背面形成一氧化膜，采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片1背面形成一个以上的沟槽。
步骤三、如图8A所示，采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区11，所述第一N+区11为所述快速恢复二极管的N型电极区11；去除光刻胶。
步骤四、如图8B所示，进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片1的背面形成N型掺杂的场阻断层10；在所述沟槽区域处，所述场阻断层10将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层10的结深大于所述N型电极区11的结深使所述N型电极区11位于所述场阻断层10的底部表面。
所述场阻断层10的掺杂浓度大于所述硅基片1的掺杂浓度，P阱2和所述场阻断层10之间的所述硅基片1为漂移区，所述P阱2由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片1正面的，所述场阻断层10用于提高所述漂移区的耐压能力。
步骤五、如图8B所示，在所述硅基片1的背面形成N+掺杂的多晶硅14，该多晶硅14将所述沟槽完全填充，将所述沟槽外部的所述多晶硅14去除，去除所述氧化膜。
步骤六、如图8B所示，采用退火工艺对所述场阻断层10和所述N型电极区11的N型杂质进行激活，由于未形成金属，该退火工艺能采用温度为500℃以上的热退火，该热退火的温度越高，所述场阻断层10的激活率越高。如图4所示，在所述硅基片1的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层9；本发明实施例五方法中的所述正面工艺和本发明实施例一方法的步骤一中的所述正面工艺相同。
或者，在所述硅基片1的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层9，利用所述正面工艺的热过程对所述场阻断层10和所述N型电极区11的N型杂质进行激活。
步骤七、如图4所示，采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12。
步骤八、如图4所示，形成背面金属13，所述背面金属13分别和所述IGBT器件的集电区12以及所述快速恢复二极管的N型电极区11相连接并作为所述IGBT器件的集电区12和所述快速恢复二极管的N型电极区11的连接电极。
本发明实施例六方法和本发明实施五方法的区别之处为，本发明实施例六方法的步骤七进行P+离子注入时不需要采用光刻胶将所述沟槽区域保护，而是进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层10背面形成第一P+区12，所述第一P+区12的掺杂浓度比所述第一N+区11的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区12为所述IGBT器件的集电区12；例如所述第一N+区11的表面浓度高于5e18cm-3,所述第一P+区12的浓度低于5e17cm-3，这样在所述第一N+区11中注入的P+离子剂量对器件特性的影响可以不计，从而减少了采用光刻的工艺成本。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，所述逆导型IGBT半导体器件包括：
N型轻掺杂的硅基片；在所述硅基片的正面形成有P阱；
在减薄后的所述硅基片的背面形成有N型掺杂的场阻断层，所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，所述P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力；
在所述硅基片的背面形成有一个以上的沟槽，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，在所述沟槽的底部和侧面的所述场阻断层表面形成有第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；
在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成有第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
通过调节所述沟槽的底部面积和侧面面积调节所述N型电极区和所述集电区的面积比；所述沟槽的底部面积越小，所述集电区的面积越大，所述IGBT器件的导通电阻越小；所述沟槽的底部面积和侧面面积的和越大，所述N型电极区的面积越大，所述快速恢复二极管的电流能力越强；
背面金属，分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
2.如权利要求1所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于：在所述沟槽中填充有N+掺杂的多晶硅，所述背面金属通过所述多晶硅实现和所述N型电极区的电连接。
3.如权利要求1所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于：在所述硅基片的正面形成有多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，各所述正面单元结构分别包括：
源区，由形成于所述正面单元结构所对应的所述P阱中的第二N+区组成；
栅极结构，包括依次形成于所述硅基片表面的栅介质层和多晶硅栅组成，所述源区和所述栅极结构的第一侧自对准，所述栅极结构覆盖部分所述P阱且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱外部的所述漂移区正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道；
P阱引出区，由形成于所述P阱中的第二P+区组成，所述P阱引出区和所述源区相接触，所述P阱引出区和所述源区通过相同的金属接触孔和正面金属层的源极金属连接；
所述多晶硅栅通过金属接触孔和正面金属层的栅极金属连接。
4.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；对所述硅基片进行背面减薄；
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽；
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶；
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面；
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力
步骤五、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活；
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
5.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；对所述硅基片进行背面减薄；
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽；
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶；
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面；
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力；
步骤五、进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区；所述第一P+区的掺杂浓度比所述第一N+区的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活；
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
6.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面进行所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，在所述正面工艺的层间膜形成之后、金属接触孔形成之前对所述硅基片进行背面减薄，所述硅基片减薄之后进行后续的步骤二；
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽；
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶；
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面；
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力；
采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活；
步骤五、在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；
步骤六、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
7.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面进行所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，在所述正面工艺的层间膜形成之后、金属接触孔形成之前对所述硅基片进行背面减薄，所述硅基片减薄之后进行后续的步骤二；
步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽；
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶；
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面；
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力；
采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活；
步骤五、在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所述正面工艺包括形成正面金属层；
步骤六、进行背面全面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区；所述第一P+区的掺杂浓度比所述第一N+区的掺杂浓度小一个数量级，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
步骤七、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
8.一种如权利要求6或7所述的方法，其特征在于：对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活的退火工艺为温度为500℃以上的热退火，该热退火的温度越高，所述场阻断层的激活率越高。
9.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在N型轻掺杂的硅基片的正面形成一介质保护膜；对所述硅基片进行背面减薄；
步骤二、在减薄后的所述硅基片的背面形成一氧化膜，采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片背面形成一个以上的沟槽；
步骤三、采用光刻胶为保护膜，在所述沟槽的底部和侧面进行背面N+离子注入形成第一N+区，所述第一N+区为所述快速恢复二极管的N型电极区；去除光刻胶；
步骤四、进行全面的背面N型离子注入在所述硅基片的背面形成N型掺杂的场阻断层；在所述沟槽区域处，所述场阻断层将所述沟槽的底部和侧面包围，所述场阻断层的结深大于所述N型电极区的结深使所述N型电极区位于所述场阻断层的底部表面；
所述场阻断层的掺杂浓度大于所述硅基片的掺杂浓度，P阱和所述场阻断层之间的所述硅基片为漂移区，所述P阱由所述正面工艺中形成且位于所述硅基片正面的，所述场阻断层用于提高所述漂移区的耐压能力；
步骤五、在所述硅基片的背面形成N+掺杂的多晶硅，该多晶硅将所述沟槽完全填充，将所述沟槽外部的所述多晶硅去除，去除所述氧化膜；
步骤六、采用退火工艺对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活，在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层；或者，在所述硅基片的正面完成所述逆导型IGBT半导体器件的正面工艺，所完成的所述正面工艺包括形成正面金属层，利用所述正面工艺的热过程对所述场阻断层和所述N型电极区的N型杂质进行激活；
步骤七、采用光刻胶将所述沟槽区域保护，进行背面P+离子注入在所述沟槽外部的所述场阻断层背面形成第一P+区，所述第一P+区为所述IGBT器件的集电区；
步骤八、形成背面金属，所述背面金属分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的N型电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的N型电极区的连接电极。
10.如权利要求4或5或6或7或9所述的方法，其特征在于，所述正面工艺用于在所述硅基片的正面形成多个所述逆导型IGBT半导体器件的正面单元结构，包括如下步骤：
在所述硅基片的正面形成所述P阱；
在所述硅基片表面依次形成栅介质层和多晶硅栅，依次对所述多晶硅栅和栅介质层进行光刻刻蚀形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述P阱且所述栅极结构的第二侧延伸到所述P阱外部的所述漂移区正面，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道；
进行正面N+离子注入在所述P阱中形成第二N+区，所述第二N+区和所述栅极结构的第一侧自对准，由所述第二N+区组成源区；
进行正面P+离子注入在所述P阱中形成第二P+区，所述第二P+区和所述第二N+区相接触，由所述第二P+区作为P阱引出区；
在所述硅基片的正面形成层间膜，所述层间膜将所述栅极结构、所述源区、所述P阱引出区和所述P阱的表面覆盖；
形成金属接触孔，所述金属接触孔由填充于穿过所述层间膜的接触孔中的金属组成，在所述P阱引出区和所述源区的顶部形成有和所述P阱引出区和所述源区都接触的所述金属接触孔，在所述多晶硅栅顶部形成有和所述多晶硅栅接触的所述金属接触孔；
形成正面金属层，对所述正面金属层进行光刻刻蚀形成源极金属图形和栅极金属图形，所述P阱引出区和所述源区通过相同的所述金属接触孔和所述正面金属层的源极金属连接；所述多晶硅栅通过所述金属接触孔和所述正面金属层的栅极金属连接。
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