[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，更具体地，涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

集成电路包括在单个半导体衬底形成并且由布线互连在一起的多个半导体器件。在集成电路中，半导体器件可以用作功率开关或信号处理器件。功率半导体器件亦称为电力电子器件，包括功率二极管、晶闸管、VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管、LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管以及IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等。IGBT是由BJT(双极型三极管)和FET(场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT兼具BJT和FET两者的优点，即高输入阻抗和低导通压降的特点，因此具有很好的开关特性，广泛地应用于具有高压、强电流等特点的领域中，例如，交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

在制造功率半导体器件的工艺中需要在半导体衬底中注入杂质，以及进行退火，以激活杂质。例如，在制作IGBT时，在半导体衬底的第一表面形成发射区之后，还需要在半导体衬底相对的第二表面形成集电区。为此，先对半导体衬底进行减薄，以达到预定厚度，然后从半导体衬底的第二表面注入杂质，再进行退火以激活杂质，使得半导体衬底中的掺杂区作为集电区。然而，由于半导体器件中已经形成多个金属层和掺杂区，因此，针对集电区的退火的温度不能过高，以免已经形成的金属层损坏，或者掺杂区发生不希望的扩散。另一方面，如果该退火温度过低，则杂质的激活率低，导致IGBT饱和电压降高以及开关损耗大。

因此，期望进一步改进半导体器件的制造方法，使得后继的杂质激活退火可以在低温条件下也能实现高激活率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件及其制造方法方法，其中引入缺陷层以降低半导体器件制造后期的热处理温度和获得高杂质激活率。

根据本发明的一方面，提供一种半导体器件的制造方法，包括：在半导体衬底的第一表面形成阱区，所述半导体衬底和所述阱区分别为第一掺杂类型；在所述阱区上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成栅导体层；在所述阱区中形成第二掺杂类型的基区，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；在所述基区中形成第一掺杂类型的发射区；在所述发射区上形成发射电极；进行预处理，在半导体衬底的第二表面附近的区域形成预处理区；在半导体衬底的第二表面形成第二掺杂类型的集电区，其中，所述集电区的一部分与先前形成的预处理区重叠；在所述集电区上形成集电电极；以及进行第一热处理，所述第一热处理激活所述集电区的掺杂剂并且在所述集电区附近形成缺陷层。

优选地，在形成集电区的步骤和形成集电电极的步骤之间，还包括：进行后处理，在半导体衬底位于所述集电区附近的区域中产生缺陷。

优选地，所述预处理和所述后处理通过离子注入或辐照产生所述缺陷。

优选地，所述离子注入采用的掺杂剂为选自氢、氦、硫、氧和硒中的至少一种。

优选地，在预处理中采用的离子注入的注入能量为25KeV～500KeV，注入剂量为1E11/cm2～1E15/cm2。

优选地，在后处理中采用的离子注入的注入能量为200KeV～600KeV，注入剂量为1E11/cm2～1E15/cm2。

优选地，在后处理中进行多次离子注入，所述多次离子注入的注入能量递减，注入剂量相同，从而形成多个大致等峰值但不同深度的缺陷区。

优选地，所述第一热处理的温度为350℃～420℃之间，时间为10分钟至60分钟之间。

优选地，在形成集电区的步骤和形成集电电极的步骤之间，还包括第二热处理，所述第一热处理和所述第二热处理共同激活第一掺杂区的掺杂剂并且在第一掺杂区附近形成缺陷层。

优选地，所述第二热处理的温度为400℃～450℃之间，时间为0.5小时至2小时之间。

优选地，第一掺杂类型为选自P型和N型中的一种，第二掺杂类型为选自P型和N型中的另一种。

优选地，在进行预处理的步骤之前，还包括：进行减薄处理，以减小所述半导体衬底的厚度。