一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺及其IGBT制造技术

本发明专利技术涉及一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺以及IGBT、高压IGBT器件。所述制备工艺依次包括：S1、完成IGBT晶圆的正面工艺；其中，终端结构包括多个依次间隔设置的场环，每一场环的宽度均相等并在5.6

【技术实现步骤摘要】
一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺及其IGBT


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺及其IGBT。

技术介绍

[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，又称为绝缘栅双极型晶体管，在其制造工艺中，在晶圆的后侧进行离子注入工艺后，需要通过退火激活所注入的杂质。
[0003]目前，IGBT器件加工工艺中使用的退火工艺普遍采用炉内退火工艺。但是，对于高压(例如3300V)IGBT器件，由于其原材料自身具有较高的电阻，由此导致高压IGBT器件加工工艺中使用炉内退火工艺时存在杂质扩散及晶格退火的限制。例如，在炉内退火工艺中，如果施加正面金属(例如Al)的熔点以上的温度进行炉内退火工艺，则有可能发生金属燃烧的现象，从而使得退火温度无法提高到所需水平，进而导致退火效果不好，进一步影响到所述IGBT器件的特性。
[0004]在现有技术中，IGBT器件的加工工艺中已存在采取激光退火工艺对晶圆背面进行退火，该激光退火工艺由于具有加热时间短、可实现局部加热、不会对加热区周围的结构产生影响等特点而能够解决炉内退火工艺所产生的问题。
[0005]但是，对于主要应用于高压，强电流等功率应用场合(例如电动车动力控制)的高压IGBT器件，当电流、电压超过器件BVces特性值时，IGBT器件无法承受过电压，导致器件破坏。因此，高压IGBT器件易出现BVces特性无法满足应用需求的问题。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的在于，提供一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺，其能够提高IGBT元件的BVces特性等优点。
[0007]一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺，其依次包括如下步骤：
[0008]S1、完成IGBT晶圆的正面工艺；
[0009]其中，在所述晶圆的正面形成IGBT的有源区结构和终端结构，所述终端结构包括多个依次间隔设置的场环，每一场环的宽度均相等并在5.6
‑
6.6um之间，所述场环之间的间隔从靠近有源区结构向远离有源区结构增加；
[0010]S3、对晶圆背面进行离子注入；
[0011]S4、对晶圆的背面进行激光退火；
[0012]S5、在晶圆背面进行金属化处理。
[0013]在本专利技术中，通过调整IGBT晶圆正面上形成的场环的宽度、场环之间的间距、场环区域的宽度以及激光退火参数，使得高压IGBT器件中所涉及的IGBT元件的BVces性能提升。
[0014]进一步地，所述场环的数量为21个，所述场环的宽度均为5.6um，所述场环之间的间隔沿着所述IGBT晶圆径向由内向外依次为16.4um、17.4um、18.4um、19.4um、19.4um、20.4um、21.4um、21.9um、23.4um、24.9um、25.4um、26.4um、27.4um、28.4um、29.4um、30.4um、
31.4um、32.4um、33.4um、34.4um、35.4um。通过该设置，可提高IGBT元件的耐压性能以及耐压性能的稳定性。
[0015]进一步地，在所述步骤S4中，采取激光波长为1100nm、激光能量密度为2
‑
4J/cm2、激光脉冲宽度为600
‑
1200ns的激光对晶圆的背面进行线性扫描，并且，相邻激光之间产生10
‑
15um宽度上的重叠，并且在晶圆背面的与激光束尺寸相等的区域内激光束重叠多次；
[0016]进一步地，所述激光能量密度为3
‑
4J/cm2，更优选为3.5
‑
4J/cm2。
[0017]进一步地，所述激光束重叠的次数为2
‑
3次，更优选为3次。
[0018]进一步地，所述激光脉冲宽度为1100ns。
[0019]进一步地，所述晶圆为N型晶圆，其电阻率为180
‑
200Ω
·
cm。
[0020]此外，本专利技术还涉及一种IGBT，其为通过上述高压IGBT器件的IGBT制备工艺所得。
[0021]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的高压IGBT器件的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的用于高压IGBT器件的IGBT的制备工艺流程图；
[0024]图3(a)为激光能量密度为3J/cm2时本专利技术具体实施例中测试用IGBT元件的BVces数值变化图；
[0025]图3(b)为激光能量密度为3.5J/cm2时本专利技术具体实施例中测试用IGBT元件的BVces数值变化图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺，该工艺通过调整IGBT晶圆正面上形成的场环的宽度、场环之间的间距以及激光退火参数，使得高压IGBT器件中所涉及的IGBT元件的BVces性能提升。
[0027]请参阅图1，本专利技术涉及的IGBT包括N型衬底10、设置于N型衬底10正面的有源区结构、设置于N型衬底10正面的终端结构、设置于N型衬底10背面的背面P型注入层16、设置于所述背面P型注入层16表面的背面金属层18。具体的：
[0028]所述N型衬底的厚度为350um，电阻率为180
‑
200Ω
·
cm。
[0029]所述有源区结构位于所述衬底10的中间，其包括P
‑
base区121、N+区122、P+区123、N型Cell领域124，栅极电极125，P型Cell领域15。
[0030]所述终端结构位于所述有源区结构的外周并包围所述有源区结构。其中，所述终端结构包括多个场环141、场氧化层142、含硼与磷的硅化物层143；所述场环的数量为多个，所述场环142沿着所述衬底10的径向由内向外依次间隔设置，每一场环的宽度均相等并在5.6
‑
6.6um之间；在所述场环141上方的终端区域依次设置有场氧化层142、氮化物沉积隔层、含硼与磷的硅化物层143。
[0031]在优选的实施例中，为了提高IGBT元件的耐压性能以及耐压性能的稳定性，所述场环的数量为20
‑
21个，所述场环的宽度均为6.6um，所述场环之间的间隔沿着所述IGBT晶圆径向由内向外依次为16.4um、17.4um、18.4um、19.4um、19.4um、20.4um、21.4um、21.9um、23.4um、24.9um、25.4um、26.4um、27.4um、28.4um、29.4um、30.4um、31.4um、32.4um、33.4um、
34.4um、35.4um。通过优化场环的数量、宽度以及间隔，改善IGBT的BVces和Vce(sat)的性能。
[0032]所述P型注入层16中注入的离子为硼离子，注入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压IGBT器件的IGBT制备工艺，其特征在于：依次包括如下步骤：S1、完成IGBT晶圆的正面工艺；其中，在所述晶圆的正面形成IGBT的有源区结构和终端结构，所述终端结构包括多个依次间隔设置的场环，每一场环的宽度均相等并在5.6
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6.6um之间，所述场环之间的间隔从靠近有源区结构向远离有源区结构增加；S3、对晶圆背面进行离子注入；S4、对晶圆的背面进行激光退火；S5、在晶圆背面进行金属化处理。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述场环的数量为21个，所述场环的宽度均为5.6um，所述场环之间的间隔沿着所述IGBT晶圆径向由内向外依次为16.4um、17.4um、18.4um、19.4um、19.4um、20.4um、21.4um、21.9um、23.4um、24.9um、25.4um、26.4um、27.4um、28.4um、29.4um、30.4um、31.4um、32.4um、33.4um、34.4um、35.4um。3.根据权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于：在所述步骤S4中，采取激光波长为1100nm、激光能量密度为2
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【专利技术属性】
技术研发人员：金奉焕，
申请(专利权)人：金奉焕，
类型：发明
国别省市：