IGBT背面制作方法及IGBT技术

本发明专利技术提供的IGBT背面制作方法及IGBT，包括：在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层；光刻和刻蚀第二区域的第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层；沉积第二半导体薄膜层，光刻和刻蚀第二半导体薄膜层和电介质层，并保留第二区域的第二半导体薄膜层；沉积背面金属电极。本发明专利技术利用第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层分别与第一背面间的带隙差来调节载流子注入效率和导通压降，工作时，第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高，载流子注入效率高，器件导通压降低，关断时，第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低，载流子的抽取速率快，使器件快速关断，降低关断损耗，提高器件工作频率。

【技术实现步骤摘要】
IGBT背面制作方法及IGBT
本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种IGBT背面制作方法及IGBT。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)集电极的载流子注入效率，很大程度上决定了器件的开关特性与导通压降。根据半导体理论，同质结中注入比主要取决于N区和P区的掺杂浓度比，因此一般是通过调节P型集区的掺杂浓度来调节载流子注入效率。高的P型集区的掺杂浓度可提高注入效率，降低器件导通压降，但由于导通时基区载流子过高，关断时载流子抽取速率慢，导致关断时间长，因此，通过调节P型集区的掺杂浓度来调节载流子注入效率这种方法在降低导通压降与提高开关速度间存在矛盾。目前，亟需一种IGBT制作方法及IGBT来实现在降低导通压降的同时提高开关速度。
技术实现思路
本专利技术提供一种IGBT背面制作方法及IGBT，用以解决现有技术中的IGBT不能同时实现降低导通压降和提高开关速度的缺陷。本专利技术一方面提供一种IGBT背面制作方法，包括：在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，并将第一背面划分成第一区域与第二区域；光刻和刻蚀第二区域的第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，以获得第二背面；在第二背面沉积第二半导体薄膜层，其中，第一背面的带隙介于第一半导体薄膜层的带隙与第二半导体薄膜层的带隙之间；光刻和刻蚀覆盖在第一半导体薄膜层上的第二半导体薄膜层和电介质层，并保留第二区域的第二半导体薄膜层，以获得第三背面；在第三背面沉积背面金属电极。进一步的，第一半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅，第二半导体薄膜层为硅锗或者锗。进一步的，第一半导体薄膜层为硅锗或者锗，第二半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅。进一步的，在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，具体包括：在第一背面上形成缓冲层，在缓冲层上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层。进一步的，电介质层为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。本专利技术另一方面提供一种IGBT，包括覆盖在IGBT背面衬底上的第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层，以及覆盖在第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层上的背面金属电极，其中，衬底的带隙介于第一半导体薄膜层的带隙与第二半导体薄膜层的带隙之间。进一步的，第一半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅，第二半导体薄膜层为硅锗或者锗。进一步的，第一半导体薄膜层为硅锗或者锗，第二半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅。进一步的，衬底包括缓冲层，第一半导体薄膜层、第二半导体薄膜层覆盖在缓冲层上。本专利技术提出的IGBT背面制作方法及IGBT，在硅片进行完正面工艺之后，将背面减薄到所需厚度，在第一背面即衬底上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，然后光刻和刻蚀第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，获得第二背面，在第二背面沉积第二半导体薄膜层，光刻和刻蚀第二半导体薄膜层和电介质层，并保留第二区域的第二半导体薄膜层，获得第三背面，最后在第三背面沉积背面金属电极，至此IGBT背面制作完成。由于第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高且第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低，或者第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低且第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高，即通过对第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层选择不同带隙的材料，利用第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层分别与第一背面间的带隙差来调节载流子注入效率和导通压降，当工作时，由于第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高，载流子注入效率高，器件导通压降低，关断时，由于第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低，载流子的抽取速率很快，可使器件快速关断，降低关断损耗，提高器件工作频率。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为根据本专利技术实施例一的IGBT背面制作方法的流程示意图；图2为根据本专利技术实施例二的IGBT的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例三的IGBT的结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例一图1为根据本专利技术实施例一的IGBT背面制作方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术提供一种IGBT背面制作方法，包括：步骤101，在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，并将第一背面划分成第一区域与第二区域。具体的，在IGBT硅片进行完正面工艺之后，将背面减薄到所需厚度，并对IGBT硅片进行清洗处理。此处的第一背面即为IGBT的硅衬底，硅衬底可为N型掺杂也可为P型掺杂。在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，即先在第一背面上沉积第一半导体薄膜层，然后在第一半导体薄膜层上沉积电介质层，并将第一背面划分成第一区域与第二区域。进一步的，在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，具体包括：在第一背面上形成缓冲层，在缓冲层上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层。具体的，在第一背面上首先形成缓冲层，缓冲层可为N型掺杂也可为P型掺杂，若第一背面为N型掺杂，则此处的缓冲层为N型掺杂缓冲层，若第一背面为P型掺杂，则此处的缓冲层应为P型掺杂缓冲层，缓冲层的掺杂浓度应比第一背面的掺杂浓度高，这层缓冲层可提高IGBT的耐电压性能。进一步的，电介质层为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。此处的电介质层可在后续步骤中的去除部分第二半导体薄膜层时，有效的保护第一半导体薄膜层不被腐蚀掉。步骤102，光刻和刻蚀第二区域的第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，获得第二背面。具体的，光刻是指在涂满光刻胶的硅片上盖上事先做好的光刻板，然后用紫外线隔着光刻板对硅片进行一定时间的照射，原理就是利用紫外线使部分光刻胶变质，易于腐蚀。刻蚀是光刻后，用腐蚀液将变质的那部分光刻胶腐蚀掉。光刻和刻蚀第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，获得第二背面，其中，第一区域可根据实际情况进行设置，在此不做限定，第二区域为第一背面上除去第一区域的部分。第一半导体薄膜层可根据需要进行P型掺杂或者N型掺杂，具体掺杂类型需要与第一背面的掺杂类型相反，如若第一背面为N型掺杂，那么第一半导体薄膜层则为P型掺杂。步骤103，在第二背面沉积第二半导体薄膜层；其中，第一背面的带隙介于第一半导体薄膜层的带隙与第二半导体薄膜层的带隙之间。具体的，可设置第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高且第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低，也可设置第一半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙低且第二半导体薄膜层的带隙比第一背面的带隙高。第一半导体薄膜层和第二半导体薄膜层本身的带隙可以通过通入气体及调整锗的含量来调整其带隙宽度，此处的气体为含碳元素的气体，如甲烷。第二半导体薄膜层可根据需要进行P型掺杂或者N型掺杂，具体掺杂类型需要与第一背面的掺杂类型相反，如若第一背面为N型掺杂，那么第二半导体薄膜层则为P型掺杂。进一步的，第一半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅，第二半导体薄膜层为硅锗或者锗。具体的，用等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT背面制作方法，其特征在于，包括：在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，并将第一背面划分成第一区域与第二区域；光刻和刻蚀第二区域的第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，以获得第二背面；在第二背面沉积第二半导体薄膜层，其中，第一背面的带隙介于第一半导体薄膜层的带隙与第二半导体薄膜层的带隙之间；光刻和刻蚀覆盖在第一半导体薄膜层上的第二半导体薄膜层和电介质层，并保留第二区域的第二半导体薄膜层，以获得第三背面；在第三背面沉积背面金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT背面制作方法，其特征在于，包括：在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，并将第一背面划分成第一区域与第二区域；光刻和刻蚀第二区域的第一半导体薄膜层和电介质层，并保留第一区域的第一半导体薄膜层和电介质层，以获得第二背面；在第二背面沉积第二半导体薄膜层，其中，第一背面的带隙介于第一半导体薄膜层的带隙与第二半导体薄膜层的带隙之间；光刻和刻蚀覆盖在第一半导体薄膜层上的第二半导体薄膜层和电介质层，并保留第二区域的第二半导体薄膜层，以获得第三背面；在第三背面沉积背面金属电极。2.根据权利要求1所述的IGBT背面制作方法，其特征在于，第一半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅，第二半导体薄膜层为硅锗或者锗。3.根据权利要求1所述的IGBT背面制作方法，其特征在于，第一半导体薄膜层为硅锗或者锗，第二半导体薄膜层为非晶硅或者微晶硅。4.根据权利要求1所述的IGBT背面制作方法，其特征在于，在第一背面上依次沉积第一半导体薄膜层和电介质层，具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海波，罗海辉，刘国友，
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