[发明专利]一种基于N型注入层的IGBT芯片及其制造方法

摘要

本发明涉及半导体器件技术，具体涉及一种基于N型注入层的IGBT芯片及其制造方法。IGBT芯片包括有源区、终端区和栅极区，在所述有源区和所述终端区均设有N型注入层；所述N型注入层在有源区包括以下设置方式所述N型注入层包围P‑基区；所述N型注入层包围P‑基区且延伸到栅氧化层的下方和所述N型注入层包围P‑基区且未包围P‑基区拐角处。还提供了一种IGBT芯片的制造方法，本发明中在IGBT设计时引入N型注入层，优化了终端区的设计，降低了终端区的尺寸。同时降低了有源区的饱和电压，提高了芯片的电流能力。本发明在不影响IGBT芯片其他性能的前提下，通过引入N型注入层，优化IGBT芯片各功能区域的比例，提高了IGBT芯片的电流能力。

主权项

一种基于N型注入层的IGBT芯片的制造方法，其特征在于，所述IGBT芯片包括有源区、终端区和栅极区，在所述有源区和所述终端区均设有N型注入层；所述N型注入层在有源区包括以下设置方式：所述N型注入层包围P‑基区且未包围P‑基区拐角处；所述有源区称为元胞区，集成IGBT芯片的电流参数；所述有源区包括N‑衬底区；N‑衬底区表面的栅极氧化层，沉积在栅极氧化层上的多晶硅栅极；栅极氧化层与N‑衬底区之间的P‑基区；位于P‑基区与栅极氧化层之间的N+区；位于N‑衬底区下方P+集电极；位于栅极氧化层上方的发射极金属以及P+集电极下方的集电极金属；所述N型注入层设置于P‑基区的外侧，包围P‑基区，形成空穴阻挡层，用于在IGBT芯片导通状况下增加过剩载流子浓度，能够增强有源区的载流能力；所述终端区位于IGBT芯片的边缘区域，集成IGBT芯片的耐压参数，所述终端区包括终端基本单元；所述终端基本单元包括场板、场限环、结终端延伸保护模块、横向变掺杂模块和阻性场板，所述终端基本单元用于减少有源区边缘PN结的曲率，耗尽层横向延伸，增强水平方向的耐压能力；在场限环上设有N型注入层，所述N型注入层的厚度等于场限环的厚度；所述N型注入层使终端区由非穿通型变为穿通型；所述N型注入层的厚度为4‑8um，掺杂元素为N型掺杂元素，包括磷元素，掺杂浓度为E11‑E13/cm3；所述栅极区集成IGBT芯片的开关特性，位于有源区一角，包括栅焊盘区和栅汇流条区；栅内阻串联在所述栅焊盘区和栅汇流条区之间；所述方法包括下述步骤：A、制造N型注入层；B、制造IGBT芯片的有源区、终端区和栅极区；所述步骤A包括下述步骤：a、对N型注入层进行光刻，光刻工艺由涂胶‑曝光‑显影组成，用于将光刻版上的图形转移到硅片表面的光刻胶上，为后续注入或腐蚀工艺作准备；b、对N型注入层进行注入：N型注入层的厚度为4‑8um，掺杂元素为N型掺杂元素，包括磷元素，掺杂浓度为E11‑E13/cm3；c、对N型注入层进行去胶，去胶包括干法去胶和湿法去胶，所述干法去胶使用气体为O2，去光刻胶中的C生成CO；所述湿法去胶采用H2SO4与H2O2，其强氧化性使胶中的C氧化为CO2；d、对N型注入层进行推结，包括采用炉管、快速热退火和激光方式；所述步骤B包括下述步骤：B1，制造IGBT芯片的终端区耐压环掩膜板；B2，制造IGBT芯片的有源区掩模版；B3，制造IGBT芯片的多晶掩模版；B4，制造IGBT芯片的孔掩模版；B5，制造IGBT芯片的金属掩模版；B6，制造IGBT芯片的钝化掩模版；B7，制造IGBT芯片的背面工艺；所述步骤A的N型注入层或穿插在步骤B中进行；包括步骤B1‑A‑B2‑B3‑B4‑B5‑B6‑B7或步骤B1‑B2‑A‑B3‑B4‑B5‑B6‑B7。