场阻型IGBT结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。本发明专利技术还公开了该穿通型IGBT结构的制作方法。本发明专利技术与现有技术相比，具有如下优点:(1)不再需要传统的高能离子注入和激光退火；(2)N型Ge和P型Ge的掺杂由材料工厂制作，不再需要掺杂工艺以及退火工艺；(3)掺杂浓度可以按照要求来调整；(4)N型Ge层和P型Ge层可以在同一台蒸发设备或者溅射设备里完成。

【技术实现步骤摘要】
场阻型IGBT结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件制备
,特别涉及场阻型IGBT结构及其制作方法。
技术介绍
通常IGBT有三种结构：穿通型IGBT、非穿通型IGBT和场阻型IGBT。参见图1，穿通型IGBT是在P型Si衬底上外延N型Si缓冲层和N-高阻层(漂移区)；这种结构的主要缺点是：1.对于高压IGBT，厚外延是非常困难且花费很高；2.由于背面P型Si衬底在器件导通时大量的空穴会注入到N-漂移区，使得器件的关断时间很长，故通常会采用电子辐射等手段来降低少子寿命，这势必进一步会增加制造成本。参见图2，非穿通型IGBT采用FZ单晶硅片，在完成IGBT正面工艺后，硅片减薄，然后背面硼离子注入，然后退火。这种结构的主要缺点是：1.非穿通结构，漂移区厚度要比传统型的更厚，使得器件的饱和压降更高，关断时间更长；2.此结构与后面介绍的场阻型IGBT相比，静态和动态的功率损耗仍然较高。参见图3，场阻型IGBT采用FZ单晶硅片，在完成IGBT正面工艺后，硅片减薄，然后背面高能磷离子注入和硼离子注入，然后退火。此结构的主要缺点：1.为降低背面注入效率，背面硼离子注入剂量也不会太高，带来的结果就是集电极的接触电阻会大；2.高能离子注入及背面注入之后的激光退火等制程，设备昂贵。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于针对现有场阻型IGBT结构上所存在的上述技术问题而提供一种制备工艺简单、成本低的场阻型IGBT结构。本专利技术所要解决的技术问题之二在于提供上述场阻型IGBT结构的制作方法。作为本专利技术第一方面的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。在本专利技术的一个优选实施例中，所述N型缓冲层为N型Ge层，所述集电极层为P型Ge层。在本专利技术的一个优选实施例中，所述N型缓冲层用N型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。在本专利技术的一个优选实施例中，所述集电极采用P型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。在本专利技术的一个优选实施例中，所述N漂移区域采用一次或多次不同掺杂浓度的材料蒸发或者溅射形成。作为本专利技术第二方面的穿通型IGBT结构的制作方法，包括如下步骤：(1)正面结构成型步骤；(2)减薄步骤；(3)背面N型Ge层蒸发或者溅射步骤；(4)背面P型Ge层蒸发或者溅射步骤。在本专利技术一个优选实施例中，所述正面结构成型步骤包括如下步骤：(1.1)P-body和N+注入推进步骤；(1.2)Trench刻蚀步骤；(1.3)Gate氧化和多晶硅淀积步骤；(1.4)SiO2等介质淀积步骤；(1.5)接触孔刻蚀步骤；(1.6)正面金属化步骤；(1.7)硅片正面钝化步骤。由于采用了如上的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下优点:(1)不再需要传统的高能离子注入和激光退火；(2)N型Ge和P型Ge的掺杂由材料工厂制作，不再需要掺杂工艺以及退火工艺；(3)掺杂浓度可以按照要求来调整；(4)N型Ge层和P型Ge层可以在同一台蒸发设备或者溅射设备里完成。附图说明图1为现有穿通型IGBT的结构示意图。图2为现有非穿通型IGBT的结构示意图。图3为场阻型IGBT的结构示意图。图4为本专利技术场阻型IGBT的结构示意图。图5为本专利技术正面结构成型步骤地状态示意图。图6为本专利技术减薄后的状态示意图。图7为本专利技术背面N型Ge层蒸发或者溅射的示意图。图8为本专利技术背面P型Ge层蒸发或者溅射的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本专利技术参见图4，图中所示的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域10，该N漂移区域具有相对的正面结构20和背面结构，正面结构20中包含发射极和栅极，背面结构具有一层N型缓冲层31和一层集电极层32，集电极层32覆盖在N型缓冲层31上。N型缓冲层31为N型Ge层，N型缓冲层用N型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。集电极层32为P型Ge层。集电极采用P型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。N漂移区域10采用一次或多次不同掺杂浓度的材料蒸发或者溅射形成。上述穿通型IGBT结构的制作方法，包括如下步骤：(1)正面结构成型步骤，该步骤形成图5所示结构，具体如下：(1.1)P-body和N+注入推进步骤；(1.2)Trench刻蚀步骤；(1.3)Gate氧化和多晶硅淀积步骤；(1.4)SiO2等介质淀积步骤；(1.5)接触孔刻蚀步骤；(1.6)正面金属化步骤；(1.7)硅片正面钝化步骤。(2)减薄步骤，该步骤形成图6所示的结构(3)背面N型Ge层蒸发或者溅射步骤，该步骤形成图7所示结构。(4)背面P型Ge层蒸发或者溅射步骤。该步骤形成图8所示结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。

【技术特征摘要】
1.场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。2.如权利要求1所述的场阻型IGBT结构，其特征在于，所述N型缓冲层为N型Ge层，所述集电极层为P型Ge层。3.如权利要求1所述的场阻型IGBT结构，其特征在于，所述N型缓冲层用N型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。4.如权利要求1所述的场阻型IGBT结构，其特征在于，所述集电极采用P型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。5.如权利要求1所述的场阻型IGBT结构，其特征在于，所述N漂移区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平，
申请(专利权)人：上海朕芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31