[发明专利]一种FS-IGBT器件阳极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，具体的说是涉及一种FS-IGBT器件阳极的制造方法。

背景技术

IGBT绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。自1978年形成IGBT概念以来，IGBT在国际上发展已经相当成熟，经由最初的第一代平面穿通IGBT，已经发展到第六代FS-Trench型IGBT。FS-IGBT由于背面引入的场截止FS层使得电场类似梯形分布，缩短了硅片厚度，大大降低了损耗，同时兼备正的温度系数、结实耐用、成本低等一系列优点而被广泛应用。在早期的PT型IGBT结构中，缓冲层的浓度相对较高，除了使得电场截止外，还有一项作用是减小阳极空穴的注入效率，牺牲部分静态损耗来换取器件动态损耗的降低。而在FS型IGBT中FS层作用只是使电场截止呈梯形分布，浓度相对较低，阳极空穴的注入效率更高、正向压降更低，理想的FS层浓度典型值大概在10¹⁵-10¹⁶量级，厚度大概在5-10um，动态损耗则会采用其它技术如局部少子寿命技术来加以控制。

一种常规的FS-IGBT器件制造方法如下：在正面工序完成之后，翻转硅片进行减薄和二次注入/退火、背金，第一次注入N型杂质用来形成FS场截止层，第二次注入P型杂质用来形成P型集电区。这种方法的不足在于背部退火温度需低于450℃保证正面金属不被熔化，使FS层杂质激活率很低，改进方法是利用激光退火、RTA代替低温炉管退火提高FS层杂质激活率，但激活率仍然偏低且激活深度有限。随着工艺能力的进步，研究者提出了另一种FS-IGBT器件制造方法：先进行减薄、背面N型杂质注入，再翻转到正面完成正面工序，接着再翻转到背面完成P型集电区的制作，利用正面热过程能有效激活FS层杂质。实际工艺中该方法的一个不足之处在于做正面工序时，背面已经形成的FS层表面容易产生沾污和缺陷，即使在背面加上一层淀积保护层，在硅片转移、做背面淀积保护层和去除背面淀积保护层的过程中，也很容易引入沾污和缺陷，这些FS层表面的沾污和缺陷会影响器件性能，常规清洗去除该沾污和缺陷层会消耗掉一部分FS层的硅，一般FS层很薄只有5-10um，这种消耗很有可能就使得电场穿通、耐压降低，影响器件性能。针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种简便高效的FS-IGBT器件阳极制备方法。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对实际工艺中，FS层表面处容易产生沾污、缺陷，而常规清洗方法容易破坏本来就很薄的FS层，使器件耐压降低的问题，提出一种FS-IGBT器件阳极的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种FS-IGBT器件阳极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在硅片1背面注入N型杂质高温推结，形成具有浓度梯度的掺杂层，表面较高掺杂浓度的为表面牺牲层3，位于表面牺牲层3和硅片1之间较低掺杂浓度的为场阻止层2；

b.翻转硅片1完成正面制作工序；

c.去掉硅片1背面的表面牺牲层3；

d.清洗硅片1背面并注入P型杂质，退火形成P型集电极区10；

e.背面金属11积淀。

本发明总的技术方案，主要是在背面第一次注入N型杂质时，制造一层高掺杂牺牲层3和一层FS层2，杂质浓度由高到低，从高掺杂牺牲层3过渡到浓度相对较低的FS层2。牺牲层3用来承受后续工序引入的沾污和缺陷。在硅片背面减薄清洗、注入N型杂质并推结形成FS层2和牺牲层3，制作完正面工序后，再用一定比例的混合酸腐蚀液，来去掉该牺牲层3区域，进而去掉FS层2表面的沾污和缺陷，同时保证不破坏内部浓度相对较低的FS层2。从而实现在不破坏FS层杂质分布前提下，能有效去除背部表面沾污、缺陷。

具体的，步骤a中所述形成具有浓度梯度的掺杂层的具体方式为通过提高离子注入的剂量和能量实现，所述表面牺牲层3的厚度大于2um，所述阻止层2的厚度大于5um。