一种IGBT器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种IGBT器件及其制备方法，其中，制备方法包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。所述IGBT器件及其制备方法，通过IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层，形成异质结，提高IGBT芯片的耐压，降低芯片厚度，并在关断过程中可以快速复合过剩载流子，从而提高器件的导通与关断性能。

An IGBT device and a method of making the same

The invention discloses a IGBT device and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: Step 1, complete the positive process in the IGBT device body, the back of the IGBT device of the main thinning operation; step 2, the back body region to the IGBT device main compound layer epitaxial growth steps; 3, the growth of the epitaxial silicon layer in the compound layer; step 4, the metal layer is deposited on the silicon layer and annealing; step 5, nickel metal electrode layer, titanium silver electrode layer and metal electrode layer are deposited on the back side metal layer. The IGBT device and its preparation method, through the back of the main body region of the IGBT device epitaxial compound layer formed heterojunction, improve the voltage of the IGBT chip, reduce the thickness of the chip, and can be rapid recombination of excess carriers in the shutdown process, so as to improve the device turn-on and turn off performance.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件制备
，特别是涉及一种IGBT器件及其制备方法。
技术介绍
目前IGBT普遍使用体硅材料，在芯片关断、导通时面临耐压、导通压降与片厚的折衷，开关速度与少子寿命的问题。如果要提高IGBT芯片的耐压，就需要增加IGBT芯片的厚度。而随着IGBT芯片厚度的增加，导通压降会随着提高，少子寿命变长，开关速度会慢，同时IGBT芯片的功耗答复上升，产生的热量能力变得越强，散热性能变得更差，器件的最大功率快速下降。反之，IGBT芯片厚度的减少，导通压降随着减低，少子的寿命变短，开关速度变快，但是IGBT芯片的耐压变得更差，施加在IGBT芯片上的最大电压下降较快，IGBT芯片所能通过的最大电流也会受到限制，因此IGBT芯片的最大功率也会变小，同样也不利于IGBT芯片的大功率化。综上可知，目前的IGBT芯片，在芯片关断、导通时面临耐压、导通压降与片厚的折衷，以及开关速度与少子寿命的问题，只能在耐压与导通压降和开关速度之间获得单方面的特性，在获得高功率方面也受到了很大的阻力。因此，如何有效的解决目前IGBT面临的折衷导通压降，阻断耐压，开关损耗折衷是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种IGBT器件及其制备方法，有效的解决目前IGBT面临的折衷导通压降，阻断耐压，开关损耗折衷关系的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种IGBT器件的制备方法，包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。其中，所述对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作，包括：对所述IGBT器件主体的背面进行减薄，保留所述IGBT器件主体的背面的厚度为50μm～100μm。其中，所述外延化合物层为100μm～500μm的SiC层或100μm～500μm的GaN层。其中，所述在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火，包括：在所述硅层上背面淀积0.1μm～2μm的铝层，进行铝硅合金退火。除此之外，本专利技术实施例还提供了一种IGBT器件，包括在IGBT器件主体的背面依次向外设置的体硅层、外延化合物层、外延硅层和金属电极层。其中，所述外延化合物层为100μm～500μm的SiC层或100μm～500μm的GaN层。其中，所述外延硅层的厚度为10μm～50μm。其中，所述金属电极层为镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。其中，还包括设置在所述外延硅层和所述金属电极层之间的厚度为0.1μm～2μm的铝层。本专利技术实施例所提供的IGBT器件及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术实施例提供的IGBT器件的制备方法，包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。本专利技术实施例提供的IGBT器件，包括在IGBT器件主体的背面依次向外设置的体硅层、外延化合物层、外延硅层和金属电极层。所述IGBT器件及其制备方法，通过IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层，使得IGBT器件的体硅区与外延化合物层形成异质结，体区引入外延化合物层，其高电子迁移率及少子寿命较短都可以有效的减少器件拖尾电流，实现快速开关。化合物半导体的高击穿场强可以有效降低同等电压等级的器件厚度提高IGBT芯片的耐压，降低芯片厚度，并在关断过程中可以快速复合过剩载流子，从而提高器件的导通与关断性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的IGBT器件的制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的IGBT器件的一种具体实施方式的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术实施例提供的IGBT器件的制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图。在一种具体实施方式中，所述IGBT器件的制备方法，包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。通过在IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层，使得IGBT器件的体硅区与外延化合物层形成异质结，体区引入外延化合物层，其高电子迁移率及少子寿命较短都可以有效的减少器件拖尾电流，实现快速开关。化合物半导体的高击穿场强可以有效降低同等电压等级的器件厚度提高IGBT芯片的耐压，降低IGBT芯片厚度，并在关断过程中可以快速复合过剩载流子，从而提高器件的导通与关断性能。在本专利技术中，如果不对IGBT器件主体的背面进行减薄操作，直接在IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层，会使得最后获得的IGBT器件的厚度非常大，导通压降非常高。在大电流情况下，产生的热量非常多，升温非常快，IGBT器件的老化速度会加快，寿命大幅缩短。同时由于导通压降非常高，在电流不变的前提下，IGBT器件消耗的功率会大幅上升。即使直接在所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层，与体硅区形成异质结，利用其高电子迁移率及少子寿命较短的特点减少器件拖尾电流，同样也增加了IGBT器件的厚度，使得整个IGBT器件的耐压特性提升了，但是对IGBT器件整体的少子寿命的减少很难确定，器件的开关特性不一定提高，器件的功率特性也不会得到改善。同时，IGBT器件的厚度的增加，会使得很难在原有的位置进行安装。在本专利技术中一般都会对IGBT器件主体的背面进行减薄操作，是为了降低最终IGBT芯片的厚度，降低IGBT芯片的导通压降，提高IGBT器件的功率特性。在一种具体实施方式中，所述对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作，包括：对所述IGBT器件主体的背面进行减薄，保留所述IGBT器件主体的背面的厚度为100μm。需要指出的是，在本专利技术中，一般减薄过程中保留的IGBT器件主体的背面的厚度为50μm～100μm，这个厚度还可以根据实际的需求进行改变。这样在能保持足够的机械强度的前提下，提升了IGBT的耐压特性，而同时降低IGBT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，在IGBT器件主体完成正面工艺后，对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作；步骤2，对所述IGBT器件主体的背面体区生长外延化合物层；步骤3，在所述外延化合物层上生长硅层；步骤4，在所述硅层上进行背面金属层淀积并进行退火；步骤5，在所述背面金属层上依次淀积镍金属电极层、钛金属电极层和银金属电极层。2.如权利要求1所述IGBT器件的制备方法，其特征在于，所述对所述IGBT器件主体的背面进行减薄操作，包括：对所述IGBT器件主体的背面进行减薄，保留所述IGBT器件主体的背面的厚度为50μm～100μm。3.如权利要求1所述IGBT器件的制备方法，其特征在于，所述外延化合物层为100μm～500μm的SiC层或100μm～500μm的GaN层。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁旭斌，肖强，罗海辉，谭灿健，黄建伟，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43