[发明专利]IGBT器件背面外延场阻挡层的工艺实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于半导体器件中半导体器件结构及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种大功率的电力电子器件，特别是大于1200伏以上的IGBT讲，需要增加背面场阻挡层

提高耐压，减少空穴的发射效率，降低拴锁效应的风险。现在业界内主要是4寸或6寸的晶片在作IGBT，由于本身基片厚度就很薄，没有大的工艺风险。一种是通过注入(正面或者背面注入)氦等质量很轻的离子之后通过退火来获得，它的注入深度可以达到数十微米，因此可以在离硅片背面较大的深度范围中形成场阻断层；另一种是在器件正面工艺完成后在背面进行N型杂质的离子注入(磷或砷等)，之后通过退火来激活(包括普通的高温退火和激光退火)，由于此事器件正面已有AL等金属材料，在采用普通的退火技术时采用的温度一般不能高于500摄氏度，注入的阻断层离子被激活的效率不高；采用激光退火能大大提高效率但成本很高；

而对于8寸晶片本身较厚，背面场阻挡层很难注入推阱至几百个微米深。如果片子不能减薄，虽然耐压够，但导通电阻较大，通态电压高，减少了开关频率，动态特性不能满足应用的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT器件背面外延场阻挡层的工艺实现方法，它可以使得IGBT场截止层形成工艺的成本大为降低，且掺杂浓度的均匀性可控。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种IGBT器件背面外延场阻挡层的工艺实现方法，包括以下步骤：根据IGBT不同应用电压的范围不同，将区溶单晶衬底减薄至不同的厚度；然后在减薄后的区溶单晶衬底上用外延工艺生在不同浓度及厚度的场截止层。

本发明的有益效果在于：通过本发明可以减少背面场阻挡层的形成工艺的难度。同时通过长外延的方式形成背面阻挡层，能够很好的控制背面阻挡层的浓度梯度分布和厚度，由于已经采用了高温掺杂的工艺，里面的载流子也得到充分的激活，并且是边长边掺杂的，所以载流子的深度也足够满足场截止和动态特性的要求，省去了高温推阱的成本和氦离子注入的要求，该发明使得IGBT场截止层形成工艺的成本大为降低且掺杂浓度的均匀性可控。

本发明可以把区溶单晶的衬底减薄至从100微米到600微米范围。

用背面研削工艺快速减薄从110微米至610微米范围。

用背面化学药液继续腐蚀10微米以保证，衬底光滑。

在背面用外延工艺生长不同厚度的场截止层，厚度范围在2微米和20微米之间。

外延掺杂的浓度从每立方厘米13次方个到每立方16次方个。

外延成长的工艺温度范围控制在950度到1100度之间。

外延成长的压力在10-100毫托之间。

外延掺杂的浓度可以根据成长的厚度，逐渐增加掺杂的浓度。

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是本发明所述掺杂体浓度的示意图；

图2是用化学药液将背面进一步处理光滑的示意图；

图3是形成外延场截止层的示意图。

具体实施方式

在现有的IGBT工艺中当正面的器件作完了后，将硅片减薄，减薄至不同的厚度，然后进行背面掺杂的外延工艺，掺杂的浓度可以从每立方厘米16次方个到每立方厘米13次方个，并行成逐步降低的梯度。外延的厚度可以根据器件的要求长成不同的厚度，厚度可以大于10微米。

新型IGBT背面外延场阻挡层工艺实现方法：

1.采用8寸725微米厚的N型衬底；

2.掺杂体浓度在每平方厘米13次方以上(如图1)；

3.低温成长300-900微米的二氧化硅，保护正面；

4.对这面进行贴膜，然后进行背面研削减薄处理，减薄硅片厚度至110微米至610微米；

5.然后撕去薄膜；

6.撕膜后，用化学药液将背面进一步处理光滑，继续腐蚀100微米至600微米(如图2)；

7.然后将硅片放入外延腔中，进行外延成长；

8.外延成长的温度范围在950度到1100度之间；

9.外延成长的厚度在2微米到20微米之间；

10.外延成长的压力在10毫托到100毫托之间，形成外延场截止层(如图3)。

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。