一种IGBT器件的制造方法及结构技术

本发明专利技术提供一种IGBT器件的制造方法及结构，所述方法包括：提供衬底，衬底包括有源区、过渡区及终端区，且包括相对的第一主面及第二主面；对过渡区与终端区的第一主面进行第一离子注入形成横跨过渡区与终端区的掺杂终端层，并对终端区的边缘进行第二离子注入形成截止环，随后进行热过程推进处理；对终端区的第一主面进行刻蚀，形成连通掺杂终端层和截止环的沟槽，在沟槽中形成场氧化层；对第一主面进行第二离子普注，形成载流子存储掺杂区，随后进行热过程推进处理；形成正面结构和背面结构。本发明专利技术制作有源区中载流子存储掺杂区时可以进行普注，不需要掩膜版，从而节约制造成本，同时避免载流子存储层对IGBT的耐压造成大的影响。响。响。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT器件的制造方法及结构


[0001]本专利技术属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种IGBT器件的制造方法及结构。

技术介绍

[0002]IGBT作为一种混合型功率器件，具有MOS结构输入和双极性结构输出的特点，因此既具有MOSFET输入阻抗高、驱动电路功率小、驱动简单、开关速度快、开关损耗小的优点，又具有双极性功率晶体管电流密度大、电流处理能力强、导通饱和压降低的优点。经过近四十年的发展，IGBT已成为电力电子系统中的主流功率器件，随着IGBT技术的不断发展，无疑对IGBT的性能及成本都提出更高的要求。
[0003]目前IGBT采用的终端主要是场环场板终端，该终端工艺简单，可靠性高，被广泛使用，但是该终端利用率低，最高只能达到70％
‑
80％。随着IGBT市场竞争越来越激烈，更高利用率终端逐渐被采用，如结终端延伸(JTE)终端和横向变掺杂(VLD)终端，该终端利用率可达到90％以上。与场环场板终端相比，同样的耐压可以采用更小尺寸的终端，即缩小了IGBT Die总尺寸，进而降低IGBT制作成本。
[0004]通过在IGBT正面增加载流子存储层(CS)，已成为降低IGBT导通压降的常用方法，例如Mitsubishi公司的CSTBT。载流子存储层一般是通过在IGBT正面进行磷注入实现，注入剂量一般是1e12
‑
2e13cm
‑2，场环场板终端的注入剂量一般是1e14
‑
2e15cm
‑2，CS层注入剂量与终端注入剂量相差2个数量级，因此CS层注入剂量对IGBT过度区掺杂浓度几乎无影响，终端区被厚的氧化层遮挡，因此场环场板终端结构IGBT，CS层可以不用掩膜版，直接普注即可。然而JTE或VLD终端的注入剂量一般在1e12
‑
2e13cm
‑2，与CS注入剂量相当，虽然终端区同样被厚的氧化层遮挡，但是过渡区掺杂浓度受CS注入剂量影响明显，甚至会将IGBT过渡区反型成N型，实验证明采用JTE或VLD终端结构IGBT，如果CS普注会大幅降低IGBT器件耐压。为了避免CS注入剂量对IGBT过渡区掺杂浓度影响，对于JTE或VLD终端结构IGBT的CS注入一般会增加一层CS掩膜版遮掩过渡区和终端区，让CS仅注入在有源区。这样一来，在CS注入时就需要额外增加一张CS掩膜版，增加了IGBT制作成本。
[0005]因此，对于采用JTE或VLD终端结构IGBT，如何在不用CS掩膜版进行CS层磷注入的情况下不影响IGBT的耐压值是本领域技术人员需要解决的课题。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种IGBT器件的制造方法及结构，用于解决现有技术中JTE或VLD终端结构的IGBT工艺在进行载流子存储掺杂区注入时需要额外增加一张掩膜版，使得IGBT制作成本提高的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种IGBT器件的制造方法，所述制造方法至少包括：
[0008]1)提供一衬底，所述衬底包括有源区、过渡区及终端区，所述有源区、所述过渡区
及所述终端区均包括相对的第一主面及第二主面；
[0009]2)对所述过渡区与所述终端区的第一主面进行第一离子注入，以形成横跨所述过渡区与所述终端区的掺杂终端层，并对所述终端区的边缘进行第二离子注入，以形成截止环，随后进行热过程推进处理；
[0010]3)对所述终端区的第一主面进行刻蚀工艺，以在第一主面形成连通所述掺杂终端层和所述截止环的沟槽，并在所述沟槽中形成场氧化层；
[0011]4)对所述第一主面进行第二离子普注，以在所述第一主面形成载流子存储掺杂区，随后进行热过程推进处理；
[0012]5)在所述第一主面进行正面工艺，在所述第二主面进行背面工艺，以分别形成正面结构和背面结构，完成所述IGBT器件的制造。
[0013]可选地，所述步骤2)中，所述第一离子注入剂量介于1e14cm
‑2～2e15cm
‑2之间，注入能量介于60keV～200keV之间；所述第二离子注入剂量介于1e15cm
‑2～5e15cm
‑2之间，注入能量介于60keV～200keV之间。
[0014]可选地，所述步骤2)中，所述热过程推进处理的温度介于1100℃～1200℃之间，时间介于10min～60min之间。
[0015]可选地，所述步骤3)中，所述沟槽的刻蚀深度介于0.5μm～1μm之间。
[0016]可选地，所述步骤3)中，利用干法刻蚀工艺在所述终端区的第一主面进行刻蚀，以形成连通所述掺杂终端层和所述截止环的沟槽，所述沟槽各处的深度一致。
[0017]可选地，所述步骤3)中，先利用干法刻蚀工艺再利用湿法刻蚀工艺在所述终端区的第一主面进行刻蚀，以形成连通所述掺杂终端层和所述截止环的沟槽，所述沟槽的深度自所述掺杂终端层向所述截止环方向逐渐变深。
[0018]可选地，所述步骤3)中，所述场氧化层的厚度介于1.5μm～2.5μm之间。
[0019]可选地，所述步骤4)中，所述第二离子普注的注入剂量介于1e12cm
‑2～2e13cm
‑2之间，注入能量介于60keV～200keV之间。
[0020]可选地，所述步骤4)中，所述热过程推进处理的温度介于1100℃～1250℃之间，时间介于200min～400min之间。
[0021]本专利技术还提供一种IGBT器件结构，所述IGBT器件结构至少包括：衬底，所述衬底包括有源区、过渡区及终端区，所述有源区、所述过渡区及所述终端区均包括相对的第一主面及第二主面；掺杂终端层和截止环，所述掺杂终端层横跨所述过渡区与所述终端区，所述截止环形成于所述终端区的边缘；沟槽，连通在所述掺杂终端层和所述截止环之间；场氧化层，形成于所述沟槽中；载流子存储掺杂区，形成于所述有源区与所述过渡区的第一主面内；正面结构，形成于所述第一主面；背面结构，形成于所述第二主面。
[0022]可选地，所述过渡区的掺杂终端层包含的第一离子掺杂浓度介于1e13cm
‑2‑
1e16cm
‑2之间。
[0023]可选地，所述沟槽的深度介于0.5μm～1μm之间。
[0024]可选地，所述沟槽各处的深度一致或者所述沟槽的深度自所述掺杂终端层向所述截止环方向逐渐变深。
[0025]可选地，所述场氧化层的厚度介于1.5μm～2.5μm之间。
[0026]如上所述，本专利技术的IGBT器件的制造方法及结构，具有以下有益效果：
等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
[0049]在本申请的上下文中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括：1)提供一衬底，所述衬底包括有源区、过渡区及终端区，所述有源区、所述过渡区及所述终端区均包括相对的第一主面及第二主面；2)对所述过渡区与所述终端区的第一主面进行第一离子注入，以形成横跨所述过渡区与所述终端区的掺杂终端层，并对所述终端区的边缘进行第二离子注入，以形成截止环，随后进行热过程推进处理；3)对所述终端区的第一主面进行刻蚀工艺，以在第一主面形成连通所述掺杂终端层和所述截止环的沟槽，并在所述沟槽中形成场氧化层；4)对所述第一主面进行第二离子普注，以在所述第一主面形成载流子存储掺杂区，随后进行热过程推进处理；5)在所述第一主面进行正面工艺，在所述第二主面进行背面工艺，以分别形成正面结构和背面结构，完成所述IGBT器件的制造。2.根据权利要求1所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述第一离子注入剂量介于1e14cm
‑2～2e15cm
‑2之间，注入能量介于60keV～200keV之间；所述第二离子注入剂量介于1e15cm
‑2～5e15cm
‑2之间，注入能量介于60keV～200keV之间。3.根据权利要求1所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述热过程推进处理的温度介于1100℃～1200℃之间，时间介于10min～60min之间。4.根据权利要求1所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述沟槽的刻蚀深度介于0.5μm～1μm之间。5.根据权利要求1所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，利用干法刻蚀工艺在所述终端区的第一主面进行刻蚀，以形成连通所述掺杂终端层和所述截止环的沟槽，所述沟槽各处的深度一致。6.根据权利要求1所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，先利用干法刻蚀工艺再利用湿法刻蚀工艺在所述终端区的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹功勋，郎金荣，刘建华，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：