一种具有场截止结构的IGBT及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有场截止结构的IGBT及其制造方法，解决了传统工艺制备的问题。本发明专利技术通过背面刻蚀、注入，在N-漂移区和P+集电极区之间形成N+缓冲区。这种结构和制造方法，不仅优化器件的电性能，而且克服依赖高能粒子注入的设备，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有场截止结构的IGBT及其制造方法，解决了传统工艺制备的问题。本专利技术通过背面刻蚀、注入，在N-漂移区和P+集电极区之间形成N+缓冲区。这种结构和制造方法，不仅优化器件的电性能，而且克服依赖高能粒子注入的设备，节约了成本。【专利说明】一种具有场截止结构的IGBT及其制造方法
本专利技术涉及一种功率器件领域，特别涉及一种具有场截止构造的IGBT。
技术介绍
IGBT即绝缘栅双极晶体管，是一种有MOSFET (场效应晶体管)与双极晶体管复合的器件，具有很高的耐压以及导电能力。目前已有的IGBT包括平面IGBT和沟槽IGBT两种。国内对平面IGBT已进行了比较广泛的研究与试制，传统的平面IGBT结构其特点是:具有一个水平的MOS管驱动一个垂直的双极晶体管的结构，但是这种器件Vceon，toff和ttail等电性能差，产品质量不稳定，工作可靠性较差，经济性和实用性方面均欠理想。另一方面，形成场截止工艺需要IMev的高能粒子注入机，这种设备价格昂贵并且维修费用高，使生产成本大大增加。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种具有场截止结构的IGBT，该器件具有良好电性倉泛。实现本专利技术第一个目的的技术方案是:本专利技术从背面到正面依次包括背面金属层、P+集电极区、N-漂移区、P阱区、第一 N+发射极区、第二 N+发射极区、栅氧层、绝缘层、电极；第一 N+发射极区、第二 N+发射极区设置在P阱区内且相互隔开；电极的左侧设有栅氧层和绝缘层结构，电极的右侧也设有栅氧层和绝缘层结构，绝缘层将栅氧层与电极隔开；左侧的栅氧层与N-漂移区、P阱区、第一 N+发射极区的部分相连；右侧的栅氧层与N-漂移区、P阱区、第二 N+发射极区的部分相连；栅氧层与绝缘层之间设有多晶硅层；P+集电极区设有沟槽；所述P+集电极区与N-漂移区之间通过离子注入设有N+缓冲区。上述N-漂移区为硅片。本专利技术的第二个目的是提供一种具有场截止结构的IGBT的制造方法，该制造方法能有效降低企业成本。实现本专利技术第二个目的的技术方案是:本专利技术包括正面制作步骤和背面制作步骤；以下为背面制作步骤:a、正面结构的制备完成后，在硅片背面刻蚀沟槽；b、通过光刻胶做掩膜，在背面进行P离子注入，在N-漂移区和P+集电极区之间形成N+缓冲区，然后激光退火； C、沉积二氧化硅，然后进行化学机械抛光；d、进行B离子注入，退火；e、利用磁控溅射机台在背面镀1-3 μ m的背面金属层。上述步骤a中，在对硅片背面进行刻蚀沟槽之前，需对硅片背面进行减薄处理。上述步骤a中，背面刻蚀沟槽深度范围在0.8-1 μ m。上述步骤b中，P离子注入能量为50Kev，掺杂浓度为I X IO17-1 X 1019cnT3。上述步骤a和步骤b的具体制备方法为:先利用光刻工艺，在硅片背面形成间隔排列的光刻胶图案，进行离子注入工艺，形成N+缓冲区，之后去除光刻胶。上述步骤c中，沉积I μ m的二氧化娃膜厚。上述步骤c中，化学机械抛光将硅片突出的部分与沟槽中沉积的二氧化硅相平。本专利技术具有积极的效果:(I)本专利技术在P+集电极区与N-漂移区之间通过离子注入技术设有N+缓冲区，有效的提高了 IGBT的电性能；(2)本专利技术取消了高能离子注入机的使用，节约了制造成本。【专利附图】【附图说明】为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1为本专利技术的制备流程图；图2为本专利技术背面沟槽结构示意图；图3为本专利技术中P离子注入后所形成的N+缓冲区示意图；图4为本专利技术制作完成后的结构示意图。【具体实施方式】见图2至图4，本专利技术从背面到正面依次包括背面金属层13、P+集电极区10、N_漂移区8、P阱区7、第一 N+发射极区5、第二 N+发射极区6、栅氧层4、绝缘层2、电极I ;第一N+发射极区5、第二 N+发射极区6设置在P阱区7内且相互隔开；电极I的左侧设有栅氧层4和绝缘层2结构，电极I的右侧也设有栅氧层4和绝缘层2结构，绝缘层2将栅氧层4与电极I隔开；左侧的栅氧层4与N-漂移区8、P阱区7、第一 N+发射极区5的部分相连；右侧的栅氧层4与N-漂移区8、P阱区7、第二 N+发射极区6的部分相连；栅氧层4与绝缘层2之间设有多晶硅层3 ；P+集电极区10设有沟槽9 ;所述P+集电极区10与N-漂移区8之间通过离子注入设有N+缓冲区11 ;所述N-漂移区8为硅片。本专利技术包括正面制作步骤和背面制作步骤；以下为背面制作步骤:a、正面结构的制备完成后，在硅片背面刻蚀沟槽9 ；b、通过光刻胶做掩膜，在背面进行P离子注入，在N-漂移区8和P+集电极区10之间形成N+缓冲区11，然后激光退火；C、沉积I μ m膜厚的二氧化硅12，然后进行化学机械抛光，化学机械抛光将硅片突出的部分与沟槽9中沉积的二氧化硅12相平，以利于下步工艺的进行，避免背面金属层13脱落。d、进行B离子注入，退火；e、利用磁控溅射机台在背面镀1-3 μ m的背面金属层13。在步骤a中，在对硅片背面进行刻蚀沟槽9之前，需对硅片背面进行减薄处理，背面刻蚀沟槽9深度范围在0.8-1 μ m。在步骤b中，P离子注入能量为50Kev，掺杂浓度为I X IO17-1 X 1019cnT3。步骤a和步骤b的具体制备方法为:先利用光刻工艺，在硅片背面形成间隔排列的光刻胶图案，进行离子注入工艺，形成N+缓冲区11，之后去除光刻胶。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【权利要求】1.一种具有场截止结构的IGBT，从背面到正面依次包括背面金属层(13)、P+集电极区(10)、N-漂移区⑶、P阱区(7)、第一 N+发射极区(5)、第二 N+发射极区(6)、栅氧层(4)、绝缘层⑵、电极⑴；第一 N+发射极区(5)、第二 N+发射极区(6)设置在P阱区(7)内且相互隔开；电极(I)的左侧设有栅氧层(4)和绝缘层(2)结构，电极(I)的右侧也设有栅氧层⑷和绝缘层⑵结构，绝缘层(2)将栅氧层⑷与电极⑴隔开；左侧的栅氧层⑷与N-漂移区⑶、P阱区(7)、第一 N+发射极区(5)的部分相连；右侧的栅氧层⑷与N-漂移区(8)、P阱区(7)、第二 N+发射极区(6)的部分相连；栅氧层(4)与绝缘层(2)之间设有多晶硅层⑶；P+集电极区(10)设有沟槽(9);其特征在于:所述P+集电极区(10)与N-漂移区⑶之间通过离子注入设有N+缓冲区(U)。2.根据权利要求1所述的一种具有场截止结构的IGBT，其特征在于:所述N-漂移区(8)为娃片。3.一种具有场截止结构的IGBT的制造方法，包括正面制作步骤和背面制作步骤；其特征在于以下背面制作步骤: a、正面结构的制备完成后，在娃片背面刻蚀沟槽(9)； b、通过光刻胶做掩膜，在背面进行P离子注入，在N-漂移区(8)和P+集电极区(10)之间形成N+缓冲区(11)，然后激光退火； C、沉积二氧化硅(12)，然后进行化学机械抛光； d、进行B离子注入，退火； e、利用磁控溅射机台在背面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有场截止结构的IGBT，从背面到正面依次包括背面金属层(13)、P+集电极区(10)、N‑漂移区(8)、P阱区(7)、第一N+发射极区(5)、第二N+发射极区(6)、栅氧层(4)、绝缘层(2)、电极(1)；第一N+发射极区(5)、第二N+发射极区(6)设置在P阱区(7)内且相互隔开；电极(1)的左侧设有栅氧层(4)和绝缘层(2)结构，电极(1)的右侧也设有栅氧层(4)和绝缘层(2)结构，绝缘层(2)将栅氧层(4)与电极(1)隔开；左侧的栅氧层(4)与N‑漂移区(8)、P阱区(7)、第一N+发射极区(5)的部分相连；右侧的栅氧层(4)与N‑漂移区(8)、P阱区(7)、第二N+发射极区(6)的部分相连；栅氧层(4)与绝缘层(2)之间设有多晶硅层(3)；P+集电极区(10)设有沟槽(9)；其特征在于：所述P+集电极区(10)与N‑漂移区(8)之间通过离子注入设有N+缓冲区(11)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周炳，刘晓萌，郝建勇，
申请(专利权)人：苏州同冠微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32