[发明专利]一种低损耗鳍型发射区IGBT器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种低损耗鳍型发射区IGBT器件及其制作方法，它包括：将器件的发射极侧制作为Mesa结构；制作完成发射极侧的Mesa结构后，将晶圆翻转制作背面集电极侧的结构；制作完集电极侧结构后，腐蚀掉整个晶圆上表面的二氧化硅，淀积金属形成Collector电极；在Mesa结构一侧进行操作，首先在二氧化硅层上开出发射区窗口；然后淀积金属形成Emitter电极；解决了现有技术为了降低IGBT的导通压降、关断损耗，提升两者之间的折中关系，现有技术研究工作主要针对集电极侧结构或发射极侧结构进行优化和改进；并不能实现最优的正向导通电压和关断能量损耗之间的折中关系等技术问题。

技术领域

本发明属于IGBT制备技术领域，尤其涉及一种低损耗鳍型发射区IGBT器件及其制作方法。

背景技术

从发展历程来看，IGBT一直是沿着三个方向来发展的：低开关损耗、高工作频率和高可靠性。IGBT是双极型器件，在导通时，漂移区内存在电导调制效应，有利于提高漂移区内的载流子浓度，降低器件的正向导通压降和通态损耗，特别是在中高压应用领域其优势更加明显。但是，电导调制效应会导致大量的过剩载流子存在于漂移区内，当器件关断时，需要一定的时间来复合和抽取漂移区内的过剩载流子，这会增加IGBT的关断能量损耗。因此，如何改善导通压降和关断损耗之间的折中关系一直都是推动IGBT进步的关键因素之一。从器件结构上看，IGBT包含顶部附件的MOS沟道/发射极(或阴极)区域、中间的轻掺杂漂移区和背面的集电极(或阳极)区域。沟槽栅结构相对于平面栅结构具有更低的导通压降。在漂移区中采用超结结构也能降低器件的导通压降，但工艺难度较大。为了降低IGBT的导通压降、关断损耗，提升两者之间的折中关系，现有技术研究工作主要针对集电极侧结构或发射极侧结构进行优化和改进；并不能实现最优的正向导通电压和关断能量损耗之间的折中关系等技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低损耗鳍型发射区IGBT器件及其制作方法，以解决现有技术为了降低IGBT的导通压降、关断损耗，提升两者之间的折中关系，现有技术研究工作主要针对集电极侧结构或发射极侧结构进行优化和改进；并不能实现最优的正向导通电压和关断能量损耗之间的折中关系等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，它包括：

步骤1、将器件的发射极侧制作为Mesa结构；

步骤2、制作完成发射极侧的Mesa结构后，将晶圆翻转制作背面集电极侧的结构；集电极侧结构为p集电区─n/p+/n/…/n/p⁺/n混合层─Field Stop层；

步骤3、制作Collector金属电极：制作完集电极侧结构后，刻蚀掉整个晶圆上表面的二氧化硅，淀积金属形成Collector电极；

步骤4、制作Emitter金属电极：翻转晶圆，在Mesa结构一侧进行操作。首先在二氧化硅层上开出发射区窗口；然后淀积金属形成Emitter电极。

步骤1所述将器件的发射极侧制作为Mesa结构的方法包括：

步骤1.1、选择衬底材料：选取晶向为[100]、杂质浓度为6×10¹³cm^-3的高纯单晶硅片作为衬底材料；

步骤1.2、制作p-body区：将单晶硅片在950℃下湿氧氧化17分钟，在硅片上生成牺牲氧化层；

步骤1.3、进行硼注入：注入剂量为2×10¹³cm^-2，注入能量为100keV；

步骤1.4、高温退火：在氮气环境下，温度从850℃匀速上升至1100℃，升温时间32分钟；在1100℃恒温30分钟、温度从1100℃匀速下降至850℃，降温时间32分钟，完成高温退火，得到p-body区；