[发明专利]一种场终止型IGBT 器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，特别是涉及一种场终止型IGBT器件的制造方法。 

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。从国内外IGBT芯片的结构和制作工艺来看，IGBT工艺经历了平面穿通型（PlaNar PT）、平面非穿通型（PlaNar NPT）、沟槽非穿通型（TreNch NPT）以及沟槽场终止型（TreNch FS）等的研发和应用。其中，平面穿通型工艺相对简单，但具有负温度系数的缺点；NPT IGBT具有正温度系数，但由于引入了减薄/注入/退火/清洗/金属等背面工艺，工艺复杂度较高；FS IGBT除了具有正温度系数外，还具有拖尾电流小和通态压降低的优点，但背面要求减得更薄，注入种类和次数也增加，工艺难度和复杂度更高；Trench型IGBT由于槽底和側壁表面粗糙度直接影响到器件的性能，设备和技术门槛较高。 

图4是一种场终止型（Field stop）IGBT器件的结构示意图。硅片背面为金属层20作为集电极，其上方具有P型重掺杂集电区40，再往上为N型重掺杂场终止区30，再往上为N型漂移区1。在N型中漂移区10中具有P阱70。在P阱70中具有N型重掺杂源区80和P型重掺杂接触区11。在N型漂移区10之上具有栅氧化层50、层间介质90和接触孔电极10。其中栅氧化层50的两端在N型重掺杂源区80之上，接触孔电极10在P型重掺杂接触区11之上。栅氧化层50之上为多晶硅栅极60。层间介质90之上为金属层12作为发射极，其与接触孔电极10相连。 

对于这种场终止型IGBT器件，目前的制造方法如图1～图4所示。 

如图1～图2所示，第1步，在N型漂移区10上制造硅片正面的结构，包括正面的栅极，源极形成，直到正面的金属层形成。所述硅片正面的结构包括离子注入形成的P阱70、N型重掺杂源区80、P型重掺杂接触区11，淀积层间介质90，正面金属电极12等。 

如图3所示，第2步，将N型漂移区10从背面减薄，直到剩余70-200微米左右。 

如图4所示，第3步，在N型漂移区10的背面以离子注入和退火工艺形成N型重掺杂场终止区30，集电区40。 

如图4所示，第4步，在N型漂移区背面淀积金属作为集电极20。 

上述方法由于在做背面N型场终止区时，正面的工艺包括金属电极已经完成，所以不能承受高温来进行注入的推进，所以这一层终止层的厚度就不能太厚，这将极大影响不同场合的IGBT器件性能。 

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场终止型IGBT器件的制造方法，用于解决现有技术中采用常规方法制备的IGBT的场终止层厚度不能太厚而影响不同场合的IGBT器件性能的问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场终止型IGBT器件的制造方法，所述制造方法至少包括以下步骤： 

1）提供一N-型半导体衬底，基于所述N-型半导体衬底进行IGBT制备的正面工艺，包括：制作栅极结构、P阱、N+型源区、具有接触孔的介质层、以及用于连接所述P阱及N+型源区的P+型接触区； 

2）从背面减薄所述N-型半导体衬底，并通过外延工艺于该背面形成N+型场终止区； 

3）采用离子注入及退火工艺于所述N+型场终止区中形成P+型集电区； 

4）分别于正面及背面沉积金属，并进行退火形成IGBT的发射极及集电极。 

作为本发明的场终止型IGBT器件的制造方法的一种优选方案，步骤1）中，IGBT制备的正面工艺包括以下步骤： 

1-1）于所述N-型半导体衬底表面依次形成栅氧层及多晶硅层，并通过光刻工艺制备出栅极结构； 

1-2）采用自对准工艺进行P型离子注入，并通过高温退火使P型离子推进形成P阱； 

1-3）采用自对准工艺进行N型离子注入并退火激活，形成N+型源区； 

1-4）于上述结构表面沉积介电层，并于欲沉积金属电极的区域刻蚀出接触孔； 

1-5）通过所述接触孔进行P型离子注入并退火，形成用于连接所述P阱及N+型源区的P+型接触区。