一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置，在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层，不需要光刻程序，仅需要一次注入即可形成，简化了制作过程，大大提高了制作效率，降低了制作成本。且本发明专利技术通过不同激光退火条件实现有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层激光退火，能够降低终端区P+注入效率，减小过渡区电场积累，提高IGBT可靠性。

A Fabrication Method and Device for the Back of IGBT and IGBT

The invention provides a fabrication method and device for the back of IGBT and IGBT. The field termination layer is formed by ion implantation on the back of N-type silicon wafer, and the field termination layer is annealed by laser. A P+collector layer is formed at the bottom of the field termination layer, and the P+collector layer of the active region and the P+collector layer of the whole back are annealed by laser. The P + collector layer in the source area and the bottom part of the P + collector layer in the back form a back metal layer separately, which can be formed without lithography procedure and only need one injection. This simplifies the manufacturing process, greatly improves the manufacturing efficiency and reduces the manufacturing cost. The invention realizes laser annealing of P + collector layer in active region and P + collector layer on the whole back by different laser annealing conditions, which can reduce P + injection efficiency in terminal region, reduce electric field accumulation in transition region and improve reliability of IGBT.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置
本专利技术涉及电力电子器件
，具体涉及一种IGBT、IGBT背面的制作方法和装置。
技术介绍
近些年，电网系统里已经投运了多套基于高压大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的柔性输电装备，对电网系统的安全稳定运行、大规模新能源的并网、以及远距离输电等方面起到了显著的示范作用。随着电力电子技术的不断发展，输电线路电压的提升，无疑对IGBT的耐压性能及可靠性提出更高的要求。为了提高IGBT耐压性能及可靠性，需降低反向阻断及关断过程中芯片内电场集中效应。IGBT芯片结构主要分为三部分：有源区、过渡区和终端区。一般IGBT背面P+结构采用炉管退火方式，不仅激活率过低，而且只能实现有源区、过渡区和终端区一致的激活率。因为终端区与有源区存在相同的背面P+结构。反向阻断模式及关断过程中，由于背面P+的空穴注入，终端区空穴抽取会集中在过渡区PN结处，导致过渡区电场积累，降低芯片的耐压及可靠性。为实现背面P+有源区与终端区的不同空穴注入效率，降低过渡区电场积累效应，需减小终端区背面P+注入效率。而有源区背面P+注入效率降低导致芯片导通压降升高。为不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT背面的制作方法，其特征在于，包括：在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT背面的制作方法，其特征在于，包括：在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层。2.根据权利要求1所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层之前，包括：对所述N型硅片的背面依次进行减薄和硅腐蚀；其中，减薄厚度根据所述IGBT的耐压等级确定。3.根据权利要求1所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，包括：在所述N型硅片的背面通过两次离子注入方式形成场终止层；其中，第一次注入采用高能离子注入方式；第二次注入采用低能离子注入。4.根据权利要求2所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述高能离子注入方式中：注入能量为1～2MeV，注入剂量为1E11～1E13cm-2；所述低能离子注入方式中：注入能量为100～500KeV，注入剂量为5E11～1E13cm-2；所述离子为氢离子或磷离子。5.根据权利要求3所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述对所述场终止层进行激光退火处理，包括：采用两束激光交替照射有源区、过渡区和终端区的场终止层；其中，所述两束激光的间隔时间为0～1000ns，波长为500nm～600nm，能量为2.0～4.0J。6.根据权利要求5所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述在所述场终止层的底部形成P+集电极层，包括：在所述场终止层的底部通过一次离子注入方式形成P+集电极层；所述离子的注入能量为10KeV～100KeV，注入剂量为5E12～8E13cm-2；所述离子为硼离子或二氟化硼离子。7.根据权利要求1所述的IGBT背面的制作方法，其特征在于，所述依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理，包括：采用两束波长相同的激光交替照射有源区的P+集电极层；其中，所述两束激光的间隔时间为500～1000ns，能量为1.0～2.0J；采用两束激光交替照射整个背面的P+集电极层；其中，两束激光的间隔时间为0～1000ns，能量为0～1.0J；所述激光的波长为500nm～600nm。8.一种IGBT背面的制作装置，其特征在于，包括：第一激光退火模块，用于在N型硅片的背面采用离子注入方式形成场终止层，并对所述场终止层进行激光退火处理；第二激光退火模块，用于在所述场终止层的底部形成P+集电极层，并依次对有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层进行激光退火处理；生成模块，用于在所述有源区的P+集电极层和整个背面的P+集电极层的底部分别形成背面金属层。9.根据权利要求8所述的IGBT背面的制作装置，其特征在于，所述装置还包括处理模块，所述处理模块用于：对所述N型硅片的背面依次进行减薄和硅腐蚀；其中，减薄厚度根据所述IGBT的耐压等级确定。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱涛，刘瑞，曹功勋，吴昊，金锐，吴军民，潘艳，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网湖北省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11