一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件制造技术

一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件，包括集电极1、第二缓冲层2、第一缓冲层3、N-漂移区4、N+电荷贮存层5、P型阱6、N型源区7、发射极8和栅极9；所述第一缓冲层与所述第二缓冲层2相互平行，位于所述N-漂移区4和所述集电极1之间，且第一缓冲层3靠近N-漂移区4，第二缓冲层2靠近集电极1，第一层缓冲层3的杂质最大浓度小于第二缓冲层2的杂质最大浓度；它具有能减小导通电压，改善开关特性；从而有效地增强IGBT器件的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件。
技术介绍
目前比较流行的IGBT的制作结构主要有非穿通型（NPT）IGBT结构和场终止型FSIGBT结构等，前者为对称IGBT结构，正向阻断电压全部由N型漂移区承受，因此N型漂移区较厚，体现在芯片上厚度较厚，正向导通电压较大，开关速度较慢；后者为非对称IGBT结构，具有一层N型缓冲层，即场终止层，正向导通电压较小，正向阻断电压由N型漂移区和N型缓冲区支撑。
技术实现思路
为了降低器件导通损耗，优化器件的开关特性，需要进一步优化器件结构来实现。本技术专利阐述了一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件，它包括集电极、第二缓冲层、第一缓冲层、N-漂移区、N+电荷贮存层、P型阱、N型源区、发射极和栅极；所述第一缓冲层与所述第二缓冲层相互平行，位于所述N-漂移区和所述集电极之间，且第一缓冲层靠近N-漂移区，第二缓冲层靠近集电极，第一层缓冲层的杂质最大浓度小于第二缓冲层的杂质最大浓度。所述第一层缓冲层从硅片背面由离子注入原子质量较轻的施主杂质氢离子形成，采用低温退火；所述第二层缓冲层从硅片背面由离子注入N型磷离子形成，采用激光退火。本技术所述的一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件适用于沟槽栅和平面栅的IGBT器件。一种通过在IGBT硅片背面两次掺N型杂质的方法在N-漂移区与集电极之间形成两层相互平行的N型缓冲层作为场终止层，其中第一缓冲层用来优化器件的开关特性，第二缓冲层用来终止正向阻断模式下的电场，调整背面注入效率，抑制集电极P+杂质的进一步扩散。两层缓冲层的形成过程先使用氢离子用离子注入的方式从硅片背面深注入掺杂并低温退火，在N-漂移区与集电极之间形成第一层缓冲层；再使用磷离子以离子注入的方式从芯片背面掺杂并激光退火，形成第二层缓冲层；其中第一缓冲层的杂质最大浓度小于第二缓冲层的杂质最大浓度。由于激光退火所能达到的深度受到仪器的特性限制，往往不能利用激光退火本身形成深层的缓冲层；而氢离子虽然可以形成深的缓冲层，但是所能达到的最大浓度又收到激活率的限制，所以利用双层缓冲层可以很好的结合两种缓冲层的优越性，分别优化静态和动态的电学特性。附图说明图1是具有双层缓冲层的FS型沟槽栅IGBT结构图。图2是具有双层缓冲层的FS型平面栅IGBT结构图。图3是具有双层缓冲层的FS型IGBT硅片背面杂质分布示意图。具体实施方式：本技术的IGBT器件制作方法与其它常规IGBT器件制造工艺兼容，但增加了在背面集电极形成之前通过离子注入的方式从硅片背面掺杂形成两层相互平行的N型缓冲层。如图1或图2所示，一种双层缓冲层FS型沟槽栅（或平面栅）IGBT，从下到上包括集电极1、第二缓冲层2、第一缓冲层3、N-漂移区4、N+电荷贮存层5、P型阱6、N型源区7、发射极8和栅极9。其中第一缓冲层与所述第二缓冲层2相互平行，位于N-漂移区4和集电极1之间，且第一缓冲层3靠近N-漂移区4，第二缓冲层2靠近集电极1。第一层缓冲层3的杂质最大浓度小于第二缓冲层2的杂质最大浓度。具体实施例1：制作双层缓冲层FS型沟槽栅IGBT。a.准备规定电阻的N型晶圆片；b.采用局部氧化（LOCOS）或场氧化层做隔离工艺，制作有源区c.光刻P-ring图形，注入P型杂质形成P-ring，再N型杂质离子注入，形成有源区N型电荷贮存层；d.光刻沟槽图形，干法刻蚀硅衬底，生长栅极氧化层，淀积原位掺杂的多晶硅材料填充沟槽；e.光刻栅极图形，刻蚀多晶硅形成顶层MOS结构的栅极；f.注入P型杂质，形成P-channel；g.光刻N型源区注入N型杂质；h.淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面，注入P型杂质；i.沉积顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，最后合金完成顶层结构的制作；j.硅片背面减薄到特定的厚度，背面离子注入氢离子，形成第一缓冲层，低温退火；k.背面注入N型杂质磷，形成第二缓冲层，表面激光退火处理；l.在硅片背面注入P+离子形成集电极，进行低温退火或表面激光退火；m.背面淀积金属完成整个IGBT器件的制作过程。具体实施例2：制作双层缓冲层FS型平面栅IGBT。a.准备规定电阻的N型晶圆片；b.采用局部氧化（LOCOS）或场氧化层做隔离工艺，制作有源区；c.光刻P-ring图形，注入P型杂质形成P-ring，再N型杂质离子注入，形成有源区N型电荷贮存层;d.在硅衬底表面生长栅极氧化层，淀积原位掺杂的多晶硅材料；e.光刻栅极图形，刻蚀多晶硅形成顶层MOS结构的栅极；f.注入P型杂质，形成P-channel；g.光刻N型源区注入N型杂质；h.淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，注入P型杂质；i.沉积顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，最后合金完成顶层结构的制作；j.硅片背面减薄到特定的厚度，背面离子注入氢离子，形成第一缓冲层，低温退火；k.背面注入或高温扩散N型杂质磷，形成第二缓冲层，表面激光退火处理；l.在硅片背面注入P+离子形成集电极，进行低温退火或表面激光退火；m.背面淀积金属完成整个IGBT器件的制作过程。以上对本技术作了详细说明，不能认为本技术的保护范围仅局限于上述实施方式。如果与本技术权利要求的技术方案没有产生本质上的区别，对上述实施方式的推演或替换仍然被视为在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件，包括集电极（1）、第二缓冲层（2）、第一缓冲层（3）、N‑漂移区（4）、N+电荷贮存层（5）、P型阱（6）、N型源区（7）、发射极（8）和栅极（9）；其特征在于：所述第一缓冲层与所述第二缓冲层（2）相互平行，位于所述N‑漂移区（4）和所述集电极（1）之间，且第一缓冲层（3）靠近N‑漂移区（4），第二缓冲层（2）靠近集电极（1），第一层缓冲层（3）的杂质最大浓度小于第二缓冲层（2）的杂质最大浓度。

【技术特征摘要】
1.一种具有双缓冲层的FS型IGBT器件，包括集电极（1）、第二缓冲层（2）、第一缓冲层（3）、N-漂移区（4）、N+电荷贮存层（5）、P型阱（6）、N型源区（7）、发射极（8）和栅极（9）；
其特征在于：所述第一缓冲层与所述第二缓冲层（2）相互平行，位于所述N-漂移区（4）和所述集电极（1）之间，且第一缓冲层（3）靠近N-漂移区（4），第二缓冲层（2）靠近集电极（1），第一层缓冲层（3）的杂质最大浓度小于第二缓冲层（2）的杂质最大浓度。

【专利技术属性】
技术研发人员：汤艺，徐泓，王良元，永福，
申请(专利权)人：上海道之科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31