一种穿通型IGBT的制造方法技术

本发明专利技术提供一种穿通型IGBT的制造方法，步骤如下：提供一个n‑型硅晶圆，制成IGBT表面MOS结构；对IGBT的背面进行减薄；导入n+缓冲层，在100keV以下的加速电压的条件下，对IGBT背面进行离子注入；导入p+集电极层，通过溅射工艺，将含有高浓度硼掺杂的多晶硅层附着于IGBT背面；IGBT背面退火，应用激光退火工艺对IGBT进行退火处理，促进n+缓冲层与p+集电极层的形成；形成背面集电极金属电极层。本发明专利技术通过激光退火处理，在p+集电极层中，能够得到掺杂的分布十分均匀，能使多晶硅p+集电极层再结晶，使原有溅射层的多晶硅的形态将更接近于单晶硅，提高p+集电极层的空穴的注入效率，从而降低导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种穿通型IGBT的制造方法
本专利技术涉及一种IGBT的制造方法，特别提供一种穿通型IGBT的制造方法。
技术介绍
现代高压半导体器件IGBT作为第三代电力电子产品，电压等级覆盖600V~6500V，并且由于其工作频率高、开关速度快、控制效率高等优点，广泛应用于家用电器、工业变频、智能电网、轨道交通和电动汽车等领域。IGBT分为非穿通型和穿通型两种，穿通型IGBT在漂移区和集电区之间存在缓冲层，可以在保证耐压的前提下，减少漂移区的厚度，并控制IGBT背表面的空穴注入效率，从而改善IGBT性能。故，穿通型IGBT得到了越来越广泛的应用。但是目前的穿通型IGBT均采用的是外延晶圆，故制造成本相对较高，并且由于集电极层的厚度由机械加工所决定，导致器件背面的集电极层空穴的注入效率尚有待提高的空间从而更有效地降低导通电阻。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种能降低器件的导通电阻的穿通型IGBT的制造方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种穿通型IGBT的制造方法，包括如下步骤：步骤一，提供一个n-型硅晶圆，非外延晶圆，在其表面制成IGBT表面MOS结构，该MOS结构可以是平面型或栅槽型；步骤二、对IGBT的背面进行减薄；步骤三、导入n+缓冲层，在100keV以下的加速电压的条件下，对IGBT背面进行离子注入；步骤四、导入p+集电极层，通过溅射工艺，将含有高浓度硼掺杂的多晶硅层附着于IGBT背面；步骤五、IGBT背面退火，应用激光退火工艺对IGBT进行退火处理，促进n+缓冲层与p+集电极层的形成；步骤六、形成背面集电极金属电极层。进一步，所述步骤二减薄后的晶圆厚度根据IGBT的性能需要，在50μm～300μm之间。进一步，所述步骤三中离子注入剂量在1×1012cm-2～1×1014cm-2之间，以调整n+缓冲层掺杂浓度。进一步，所述步骤五所用的激光是波长为532nm的蓝光激光，根据多晶硅层厚度，将激光退火的输出功率设定在5～60W之间。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过激光退火处理，在p+集电极层中，能够得到掺杂的分布十分均匀，能使多晶硅p+集电极层再结晶，使原有溅射层的多晶硅的形态将更接近于单晶硅，并且，通过控制激光退火处理的参数，控制p+集电极层厚度（加工厚度可在0.1μm～1.5μm间）提高p+集电极层的空穴的注入效率，从而有效降低导通电阻。附图说明图1~2为本专利技术方法步骤一对应的示意图；图3为本专利技术IGBT的背面减薄后的示意图；图4为本专利技术IGBT背面进行离子注入的示意图；图5为本专利技术形成集电极溅射层的示意图；图6为本专利技术背面退火后的示意图；图7为本专利技术形成集电极金属电极层的示意图；图8为本专利技术激光退火后的掺杂浓度分布坐标图。图中：1-ｎ-型硅晶圆、2-n-漂移层、3-p型基区、4-n+发射极、5-栅极、6-栅极氧化、7-绝缘层、8-表面电极层、9-离子注入层、10-集电极溅射层、11-n+缓冲层、12-p+集电极层、13-集电极金属电极层。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。如图1~7所示，一种穿通型IGBT的制造方法，包括如下步骤：步骤一，提供一个n-型硅晶圆，非外延晶圆，在其表面制成IGBT表面MOS结构，该MOS结构可以是平面型或栅槽型；步骤二、对IGBT的背面进行减薄；步骤三、导入n+缓冲层，在100keV以下的加速电压的条件下，对IGBT背面进行离子注入；步骤四、导入p+集电极层，通过溅射工艺，将含有高浓度硼掺杂的多晶硅层附着于IGBT背面；步骤五、IGBT背面退火，应用激光退火工艺对IGBT进行退火处理，促进n+缓冲层与p+集电极层的形成；步骤六、形成背面集电极金属电极层。所述步骤二减薄后的晶圆厚度根据IGBT的性能需要，在50μm～300μm之间。所述步骤三中离子注入剂量在1×1012cm-2～1×1014cm-2之间，以调整n+缓冲层掺杂浓度。所述步骤五所用的激光是波长为532nm的蓝光激光，根据多晶硅层厚度，将激光退火的输出功率设定在5～60W之间。由于激光退火时可以是加热表面的温度瞬间达到1400℃以上，这将使由溅射工艺形成的多晶硅p+集电极层一旦发生溶解，继而再结晶。这样的过程将在非常短的时间内完成（通常十几纳秒到及时纳秒）。由于再结晶，原有溅射层的多晶硅的形态将更接近于单晶硅，提高p+集电极层的空穴的注入效率，从而降低导通电阻。与此同时，IGBT背面的n+缓冲层中由离子注入导入的掺杂也将活性化，形成n+缓冲层。从图8可知，通过激光退火处理，在p+集电极层中，得到掺杂的分布十分均匀，掺杂质的活性化率也非常的高，这将非常有利于提高p+集电极层中空穴的注入效率，降低器件的导通电阻。以上是对本专利技术的较佳实施进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿通型IGBT的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，提供一个n‑型硅晶圆，非外延晶圆，在其表面制成IGBT表面MOS结构，该MOS结构可以是平面型或栅槽型；步骤二、对IGBT的背面进行减薄；步骤三、导入n+缓冲层，在100keV以下的加速电压的条件下，对IGBT背面进行离子注入；步骤四、导入p+集电极层，通过溅射工艺，将含有高浓度硼掺杂的多晶硅层附着于IGBT背面；步骤五、IGBT背面退火，应用激光退火工艺对IGBT进行退火处理，促进n+缓冲层与p+集电极层的形成；步骤六、形成背面集电极金属电极层。

【技术特征摘要】
1.一种穿通型IGBT的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，提供一个n-型硅晶圆，非外延晶圆，在其表面制成IGBT表面MOS结构，该MOS结构可以是平面型或栅槽型；步骤二、对IGBT的背面进行减薄；步骤三、导入n+缓冲层，在100keV以下的加速电压的条件下，对IGBT背面进行离子注入；步骤四、导入p+集电极层，通过溅射工艺，将含有高浓度硼掺杂的多晶硅层附着于IGBT背面；步骤五、IGBT背面退火，应用激光退火工艺对IGBT进行退火处理，促进n+缓冲层与p+集电极层的形成；步骤六、形成背面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈译，陈利，
申请(专利权)人：厦门芯一代集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35