[发明专利]一种逆导型IGBT器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制备方法，特别是涉及一种逆导型IGBT器件的制备方法。

背景技术

IGBT器件由一个MOS晶体管和一个PNP双极晶体管组成，也可看作是由一个VDMOS（Vertical double diffused MOSFET，垂直双扩散MOS晶体管）和一个二极管组成。IGBT器件实现了MOSFET和BJT的优化组合，实现了低能耗、高压、高速的特性。这种器件广泛地应用于工业、交通、能源等领域，业已经成为一种不可替代的电力电子器件。

因为IGBT器件通常工作与感性负载环境，电流不能突变，所以在关断以后必须有快速恢复二极管（FRD）进行续流。否则反向功耗太大，容易将IGBT烧毁。所以在IGBT应用时必须搭配快速恢复二极管。

通常的做法是分别制作IGBT和FRD，然后在封装的时候将两个器件封装在一起。如图1所示，左边是IGBT,右边是FRD。这样做，一方面面积会比较大，导致IGBT的工作电流不能过大，另外一方面，IGBT和FRD的良品率都会影响到最终产品的良品率。

最近，已经有一些公司发明了将FRD集成在IGBT芯片中，从而避免了上述提到的2种弊端。这种集成方法为，在IGBT器件正面工艺完成之后对芯片进行减薄，然后通过背面光刻定义N+区，再通过普遍注入P+来形成快速恢复二极管区域和IGBT集电极区域。

这样的工艺虽然实现了IGBT和FRD在芯片级别的集成，但是工艺却非常复杂，特别是需要到薄片的背面光刻，背面注入等，碎片的几率很大，工艺成本也非常高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种逆导型IGBT器件的制备方法，用于解决现有技术中IGBT和FRD集成存在面积过大或由于工艺过于复杂导致成品率低、工艺成本过高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种逆导型IGBT器件的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

1）提供一半导体衬底，通过外延工艺及离子注入及退火工艺于所述半导体衬底表面形成重掺杂P型区及重掺杂N型区，以制备出IGBT的集电极和快速恢复二极管的阴极；

2）于上述结构表面外延N型漂移区；

3）基于所述N型漂移区进行IGBT制备的正面工艺；

4）去除所述半导体衬底；

5）对所述IGBT的集电极和快速恢复二极管的阴极进行金属化。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，步骤3）包括以下步骤：

3-1）通过离子注入及退火工艺于所述N型漂移区中形成P阱；

3-2）于所述N型漂移区表面形成氧化层，于氧化层表面形成多晶硅层，并通过光刻工艺制备出IGBT的栅极；

3-3）通过离子注入及退火工艺于所述栅极两侧的P阱中形成重掺杂N型源区；

3-4）于上述结构表面形成介质层，并刻蚀所述接触孔以在与所述N型源区对应的区域形成接触孔；

3-5）通过离子注入及退火工艺于所述接触孔下方的N型源区及P阱中形成重掺杂的P型接触区；

3-6）于所述接触孔中及所述介质层表面沉积金属，以制备出IGBT的发射极。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，步骤1）中包括步骤：

提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面外延重掺杂P型层，通过N型离子注入并退火于所述重掺杂P型层中形成重掺杂P型区及重掺杂N型区；或

提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面外延重掺杂N型层，通过P型离子注入并退火于所述重掺杂N型层中形成重掺杂P型区及重掺杂N型区。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，步骤1）中，退火温度为900~1200℃，退火时间为30~900分钟。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，所述的重掺杂P型区的掺杂浓度为1×10¹²～1×10¹⁶原子每立方厘米。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，所述的重掺杂N型区的掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁹原子每立方厘米。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，所述的重掺杂P型区及所述重掺杂N型区的厚度为3~50微米。

作为本发明的逆导型IGBT器件的制备方法的一种优选方案，所述N型漂移区的厚度为50~200微米。