[发明专利]一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置

说明书

本发明提供了一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置，在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层，不需要光刻程序，仅需要一次注入即可形成，简化了制作过程，大大提高了制作效率，降低了制作成本。且本发明通过不同激光退火条件实现有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层激光退火，能够降低终端区P+注入效率，减小过渡区电场积累，提高IGBT可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置。

背景技术

近些年，电网系统里已经投运了多套基于高压大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的柔性输电装备，对电网系统的安全稳定运行、大规模新能源的并网、以及远距离输电等方面起到了显著的示范作用。

随着电力电子技术的不断发展，输电线路电压的提升，无疑对IGBT的耐压性能及可靠性提出更高的要求。为了提高IGBT耐压性能及可靠性，需降低反向阻断及关断过程中芯片内电场集中效应。IGBT芯片结构主要分为三部分：有源区、过渡区和终端区。一般IGBT背面P+结构采用炉管退火方式，不仅激活率过低，而且只能实现有源区、过渡区和终端区一致的激活率。因为终端区与有源区存在相同的背面P+结构。反向阻断模式及关断过程中，由于背面P+的空穴注入，终端区空穴抽取会集中在过渡区PN结处，导致过渡区电场积累，降低芯片的耐压及可靠性。为实现背面P+有源区与终端区的不同空穴注入效率，降低过渡区电场积累效应，需减小终端区背面P+注入效率。而有源区背面P+注入效率降低导致芯片导通压降升高。为不影响芯片导通压降且提高芯片的可靠性，现有技术通常通过背面光刻形成离子注入阻挡结构，再通过两次注入实现有源区和终端区P+的不同掺杂浓度，从而控制有源区与终端区P+的不同注入效率，提高芯片性能，该方法不仅需要增加光刻工序，而且需要两次注入，操作复杂，成本过高。

发明内容

为了克服上述现有技术中操作复杂切成本过高的不足，本发明提供一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置，在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层，不需要光刻程序，操作简单，降低了制作成本。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种IGBT背面的制作方法，包括：

在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；

在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；

在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层。

所述在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层之前，包括：

对所述N型硅片的背面依次进行减薄和硅腐蚀，其中，减薄厚度根据所述IGBT的耐压等级确定。

所述在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，包括：

在所述N型硅片的背面通过两次离子注入方式形成场终止层；

其中，第一次注入采用高能离子注入方式；第二次注入采用低能离子注入。

所述高能离子注入方式中，注入能量为1～2MeV，注入剂量为1E11～1E13cm^-2；