[发明专利]一种FS型IGBT器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件的制作方法，本发明尤其是涉及一种FS型IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）器件的制造方法，本发明属于半导体制造工艺技术领域。

背景技术

IGBT在内部结构上更像垂直结构的MOSFET，只不过它在漏极侧增加了高掺杂的P+层，称之为集电极。IGBT器件中，新增加的P型重掺杂区在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器件按其纵向结构主要分为PT型、NPT型和FS型，其中PT型IGBT 以高掺杂的P+为衬底，之上是N+缓冲层加外延形成的N-衬底，PT IGBT的饱和压降具有负温度系数，而NPT型 IGBT和FS型IGBT是以低掺杂的N-基区作为衬底，是生产流程的起始点。FS IGBT是在NPT IGBT基础上增加了电场终止层（N buffer层）。NPT型和FS型IGBT因其导通压降的正温度系数、便于并联使用的特性而被广泛应用。

FS型IGBT器件现有的制作方法一般是在正面工艺完成后，再给圆片正面贴保护膜，然后进行背面减薄、化学腐蚀以及N型离子注入与推阱、P型离子注入与激活，最后再进行背金以完成整个IGBT器件的制作工艺。

对于较厚的N buffer层（10um及以上）的FS器件，一般的做法是在正面工艺之前，先将硅片正面淀积一层介质层作为保护层，然后将硅片背面进行减薄并注入N型杂质，然后经历高温长时间的退火以形成较厚的N buffer层，接着再在背面淀积介质层（一般为氧化层，厚度2000A~8000A）进行背面保护，之后再去掉正面的保护层后继续正面工艺，直至完成正面工艺后再进行背面介质层去除、P型离子注入与激活、背金直至完成流片。

以上制作工艺中，背面P型离子注入后的退火温度由于这时硅片正面已经有了金属铝而受到限制（不能高于500℃），一般为400～450℃。这个温度受限将导致P型杂质离子的激活率很低，进而导致 IGBT的正向导通压降Vce(sat)不能达到理想值。

为此又有改进方案，将具有较厚N buffer 层的FS型IGBT 背面P型离子的注入及激活提前到正面金属淀积之前，但一般的做法是正面金属淀积之前，在Poly淀积后（或者正面金属淀积之前的某一工序）将硅片正面用一层介质层进行保护。然后湿法腐蚀去除背面氧化层、背面P型离子注入（激活或不激活），背面用介质层保护后再返回正面，去除正面的保护介质层，继续完成正面工艺，接下来进行背金工艺直至完成流片。

关于背面P型离子在正面金属完成前的哪一道工序进行，我们选择在ILD DEP后/孔刻蚀前。原因如下：（1） Poly 淀积后做背面P型离子的注入存在弊端：Poly淀积后到正面工艺完成的过程中会经历多个热过程（至少PWELL 推阱的热过程），这样会改变背面P型集电极区的杂质分布情况，进而较大程度地影响器件的特性；（2）从上述角度考虑，在ILD DEP后/孔刻蚀前进行背面P型离子的注入，既可以提升背面P型杂质的激活率，又可以不改变背面P型杂质的分布区间。

关于在ILD DEP后/孔刻蚀前进行背面P型离子的注入，在背面P型离子注入前，硅片正面的保护层可选用涂胶或厚氧化层或者PECVD SiN或者多晶硅或者SIN加氧化层加光刻胶的组合。而已有的正面保护方法中难免存在一些弊端：（1）单纯的涂胶保护可能导致机台的玷污不建议选择；（2）单纯的厚氧化层保护存在的问题是背面湿法腐蚀也会腐蚀该保护层，而且在后边的正面工艺去保护层时存在问题：湿法腐蚀速率不可控，干法刻蚀易造成ILD层的损伤；（3）而用单纯的SiN保护正面也存在一个问题：湿法腐蚀去除背面2000~4000A的氧化层一般用BOE腐蚀，正面保护介质层PECVD SiN的厚度不好选择。SiN太厚使得应力太大则硅片有翘曲的风险；太薄的话，PECVD本身疏松，BOE对SiN有一定的腐蚀速率，可能导致SiN局部区域无法起到理想的保护作用，导致正面结构受影响进而影响到电学参数；（4）单纯的多晶硅保护存在的问题是多晶硅的去除只能干法去除，干法刻蚀易对ILD造成损伤；（5）多种膜层的组合保护，又会增加工序。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以对硅片背面的P型离子注入进行良好的激活、又不至于对正面结构引入其他影响进而导致电学参数的漂移的一种FS型IGBT器件的制造方法。

按照本发明提供的技术方案，所述一种FS型IGBT器件的制作方法包括以下步骤：