[发明专利]IGBT器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件，特别是涉及一种IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)器件。

背景技术

VDMOS(Vertical double diffused MOSFET，垂直双扩散MOS晶体管)器件在其飘移区(n型中低掺杂区)之下为n型重掺杂区。如果将该n型重掺杂区改为p型重掺杂区，并且在器件反向击穿发生时还有部分n型中低掺杂区(漂移区)没有被耗尽，则形成了NPT型IGBT器件。如果将NPT型IGBT器件的n型中低掺杂区(漂移区)厚度减薄，在器件反向击穿发生时所有的n型中低掺杂区(漂移区)都被耗尽，且在在n型中低掺杂区(漂移区)与p型重掺杂区之间插入一层掺杂浓度比n型中低掺杂区(漂移区)高的n型层，则形成了场阻断型IGBT器件。

IGBT器件中，新增加的p型重掺杂区与其上方的n型中低掺杂区(或n型层)的交界处形成了一个PN结。该PN结在IGBT器件导通时向基区注入空穴，产生基区电导调制效应，从而大大提高了器件的电流处理能力。

IGBT器件的现有制造方法一般是在硅片正面工艺全部完成之后，再将硅片从背面减薄，之后在硅片背面进行p型杂质的离子注入(对于场阻断型IGBT器件，减薄后需要进行n型杂质的离子注入和p型杂质的离子注入)。离子注入之后还需要激活所注入的p型杂质离子并修复离子注入损伤，一般希望采用高温退火工艺。由于这时硅片正面已经有了金属铝，因此退火工艺的温度不能高于500℃，一般为400～450℃。而该温度下p型杂质(场阻断型IGBT器件还包括n型杂质)离子的激活率很低，影响器件的性能。

为此又有一种改进方案，将高温退火工艺改为激光退火(Laserannealing)工艺。其可实现仅在硅片背面一定厚度的区域内实现高温，不影响硅片正面。这便实现了p型杂质离子(有时包括n型杂质离子)的高效率激活。但激光退火工艺需要使用特殊的专用设备，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT器件的新制造方法，该制造方法无需采用成本较高的激光退火工艺，但一样可以对硅片背面的p型杂质离子注入进行良好的激活。

为解决上述技术问题，本发明IGBT器件的制造方法为：

硅片背面用于形成p型重掺杂集电区的离子注入步骤、以及部分或全部的退火步骤均在硅片正面淀积表面金属的步骤之前；(为了在硅片背面形成p型重掺杂集电区，必须采用离子注入步骤和退火步骤。通常硅片背面在离子注入后仅采用一次退火工艺，那么这一次的退火工艺放在硅片正面淀积表面金属的步骤之前。如果硅片背面在离子注入后采用多次退火工艺，那么至少有一次的退火工艺放在硅片正面淀积表面金属的步骤之前)

硅片背面形成p型重掺杂集电区之后，在该p型重掺杂集电区的背面淀积一层二氧化硅。

本发明IGBT器件的制造方法将硅片背面p型离子注入的步骤提前到硅片正面淀积表面金属的步骤之前，从而消除了对硅片背面p型离子退火的温度限制，易于获得高激活率。同时由于不受硅片正面具有金属的限制，使得硅片背面在离子注入之后的退火工艺的温度和时间均不受限制，使高能量、大剂量的p型离子注入易于实现，并易于得到p型杂质的不同掺杂浓度分布。

本发明IGBT器件的制造方法中，采用二氧化硅覆盖硅片背面的p型重掺杂集电区，在保护的同时，利用p型杂质(例如硼)易于集中在硅-二氧化硅界面的特性，可以让p型重掺杂集电区中的p型杂质分布优化——与背面金属接触的界面具有高掺杂浓度，与n型硅接触的界面具有低掺杂浓度。一方面易于与背面金属形成好的欧姆接触，另一方面有利于控制PNP的发射效率并改善IGBT器件的交流特性。

附图说明

图1是一种场阻断型IGBT器件的剖面图；

图2a～图2h为本发明IGBT的制造方法的各步骤剖面图；

图3是一种NPT型IGBT器件的剖面图；

图4a、图4b是场阻断型IGBT器件和NPT型IGBT器件的杂质分布比较图。

图中附图标记说明：

1为n型基区；2、2b为保护层；3为n型重掺杂场阻断层；4为p型重掺杂集电区；5为栅氧化层；6、6b为多晶硅；7为p阱；8为n型重掺杂源区；9、9b为介质层；10为接触孔电极；11为p型重掺杂接触区；12为表面金属；14为背面金属。

具体实施方式

IGBT器件可以分为三种类型：PT型(punch through)、NPT型(non-punchthrough)、场阻断型(field stop)。