钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区内设有第二导电类型基区，第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型漂移区正面设栅氧化层，栅氧化层上设多晶栅，在第二导电类型基区上设有发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，多晶栅上设有栅电极；在所述第一导电类型漂移区的背面形成第二导电类型集电区，在第一导电类型漂移区背面淀积第一集电金属区，第一集电金属区上淀积第二集电金属区；特征是：所述第一集电金属区是由Se淀积形成的金属薄膜。本发明专利技术实现半导体表面钝化的同时，避免了自身电阻过大导致的电流限制作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法，尤其是一种，属于IGBT

技术介绍
IGBT为绝缘栅型双极晶体管的首字母简称，是一种压控型功率器件，作为高压开关被普遍应用。在常规的IGBT制备工艺中，首先是正面工艺，包括氧化、离子注入、曝光、淀积和刻蚀等形成正面的PN结、栅电极和发射极图形；然后是背面的减薄工艺和背面的离子注入。常规的IGBT背面都是P型掺杂的，有的器件背面掺杂浓度很低，接触电阻如果做不好会使器件的导通电阻太大，影响器件的性能。多数半导体器件的特性与半导体的表面性质有着密切的关系，甚至表面效应可以对半导体器件特性起主导作用，为了改善器件表面性能， 有时需要对器件表面作钝化处理。对金属一半导体接触而言，半导体表面的钝化处理可以调节界面的肖特基势垒高度，以获得理想的欧姆特性。然而目前，半导体表面的钝化主要通过淀积介质层的方法实现，由于介质层的电学绝缘特性，为了真正降低界面处的接触电阻， 介质层的厚度不宜过大，这在工艺上有一定的难度。利用VI族元素超薄层钝化半导体表面将会根本上解决这一难题。采用MBE外延(分子束外延)或溅射的方法在Si表面生长超薄的Se，可以有效消除接触界面的费米钉扎效应，实现钝化作用。在金属一半导体界面引入S 和Se超薄层，在实现半导体表面钝化的同时，避免了由于自身电阻过大导致的电流限制作用，是实现欧姆接触的有效途径。在专利US20100327314中，提出了一种采用Ge/Al作为IGBT集电极的方法，在该专利中，在背面研磨和腐蚀后，淀积一层Ge薄膜和Al薄膜，然后在30(TC到450°C温度下退火使得Al扩散到Ge中作为P型杂质。Al在Ge中的掺杂浓度的范围为1018 - 1021 /cm3。 这种方法可以降低制备的难度，并改善IGBT的开关特性。该方法由于需要背面金属的刻蚀，如果用湿法腐蚀的话会腐蚀到正面的金属，所以只能用干法刻蚀的方法，对工艺要求比较闻。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种，实现了半导体表面钝化，避免了由于自身电阻过大导致的电流限制作用。按照本专利技术提供的技术方案，一种钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构， 在所述半导体器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区具有相互平行的正面和背面；所述第一导电类型漂移区内设有第二导电类型基区，第二导电类型基区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸，且第二导电类型基区的延伸距离小于第一导电类型漂移区的厚度；所述第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型发射区位于第二导电类型基区的上部，第一导电类型发射区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸；所述第一导电类型漂移区内的第二导电类型基区通过位于第一导电类型漂移区正面上的栅氧化层以及位于栅氧化层下方的第一导电类型漂移区相隔离；所述栅氧化层位于第一导电类型漂移区正面的中心区，分别与两侧的第二导电类型基区相接触， 并与两侧第二导电类型基区内相邻的第一导电类型发射区相接触；在所述栅氧化层上设有多晶栅，多晶栅的形状与栅氧化层的形状相一致；所述第二导电类型基区位于第一导电类型漂移区正面中心区的外圈，第二导电类型基区环绕多晶栅和栅氧化层；在所述第二导电类型基区上设有发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，在多晶栅上设有栅电极；在所述第一导电类型漂移区的背面注入第二导电类型离子形成第二导电类型集电区，在所述第一导电类型漂移区的背面淀积有第一集电金属区，第一集电金属区的一面覆盖在第一导电类型漂移区的背面，第一集电金属区的另一面上淀积有第二集电金属区；特征是所述第一集电金属区是由Se淀积形成的金属薄膜。所述第一集电金属区为单原子层结构。所述第一集电金属区的厚度为O. 5nm。所述第一导电类型发射区的浓度大于第一导电类型漂移区的浓度。所述第二导电类型集电区的浓度大于第二导电类型基区的浓度。 所述发射极和栅电极不相接触。所述第二集电金属区为Al/Ti/Ni/Ag多层金属。所述栅氧化层的厚度为1000A。本专利技术所述钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构的制备方法，特征是，采用如下制作过程(1)提供具有正面和背面的第一导电类型半导体基板，在第一导电类型半导体基板的正面与背面之间为第一导电类型漂移区，在第一导电类型漂移区的正面干氧氧化生长成一层栅氧化层；(2)在低温炉管内于栅氧化层的上表面生长一层多晶层并利用光刻腐蚀出栅极形状， 得到位于第一导电类型漂移区正面中心的栅氧化层和位于栅氧化层上的多晶栅，多晶栅的形状与栅氧化层的形状相一致；(3)在第一导电类型漂移区的正面、环绕多晶栅和栅氧化层的区域中自对准注入第二导电类型离子，并进行热扩散，得到第二导电类型基区；所述第二导电类型基区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸，且第二导电类型基区的延伸距离小于第一导电类型漂移区的厚度，在截面上，栅氧化层与两侧的第二导电类型基区相接触；(4)在第一导电类型漂移区的正面光刻出第一导电类型发射区的注入窗口，然后进行注入第一导电类型离子，退火后在第二导电类型基区内形成第一导电类型发射区，第一导电类型发射区的浓度大于第一导电类型漂移区的浓度，在截面上，栅氧化层与相邻两侧的第二导电类型基区内相邻的第一导电类型发射区相接触；(5)在上述第一导电类型漂移区的正面进行金属连线制作，先在第一导电类型漂移区的正面淀积一层4 μ m厚的Al，然后用光刻腐蚀工艺腐蚀出Al的连线形貌，在多晶栅上形成栅电极，在第二导电类型基区上形成发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，发射极和栅电极不相接触；(6)将上述第一导电类型漂移区的背面进行减薄至所需厚度，然后在第一导电类型漂移区的背面注入第二导电类型离子，得到第二导电类型集电区；接着在第一导电类型漂移区的背面外延或溅射一层Se金属薄膜，得到第一集电金属区；(7)在第一集电金属区的外表面蒸发形成Al/Ti/Ni/Ag多层金属，得到第二集电金属区；最后将第一导电类型漂移区的背面进行退火处理。本专利技术具有以下优点本专利技术所述的半导体器件结构在集电金属区和半导体基材的背面之间引入Se薄膜，在实现半导体表面钝化的同时，避免了由于自身电阻过大导致的电流限制作用，是实现欧姆接触的有效途径。附图说明图I为本专利技术的结构剖视图。图2 图8为本专利技术所述制造方法的具体工艺实施剖视图，其中图2为得到栅氧化层后的结构剖视图。图3为得到多晶栅后的结构剖视图。图4为得到第二导电类型基区后的结构剖视图。图5为得到第一导电类型发射区后的结构剖视图。图6为得到发射极和栅电极后的结构剖视图。图7为得到第二导电类型集电区和第一集电金属区的结构剖视图。图8为得到第二集电金属区的结构剖视图。具体实施方式下面结合具体附图对本专利技术作进一步说明。如图I 图8所示以N型IGBT器件为例，本专利技术包括N-漂移区I、栅氧化层2、 多晶栅3、发射极4、栅电极5、P型基区6、N+发射区7、第一集电金属区8、第二集电金属区 9、P+集电区10。如图I、图8所示，在所述IGBT器件的截面上，半导体基板包括N-漂移区1，N_漂移区I具有相互平行的正面和背面；所述N-漂移区I内设有P型基区6，P型基区6由N-漂移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，在所述半导体器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区具有相互平行的正面和背面；所述第一导电类型漂移区内设有第二导电类型基区，第二导电类型基区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸，且第二导电类型基区的延伸距离小于第一导电类型漂移区的厚度；所述第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型发射区位于第二导电类型基区的上部，第一导电类型发射区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸；所述第一导电类型漂移区内的第二导电类型基区通过位于第一导电类型漂移区正面上的栅氧化层以及位于栅氧化层下方的第一导电类型漂移区相隔离；所述栅氧化层位于第一导电类型漂移区正面的中心区，分别与两侧的第二导电类型基区相接触，并与两侧第二导电类型基区内相邻的第一导电类型发射区相接触；在所述栅氧化层上设有多晶栅，多晶栅的形状与栅氧化层的形状相一致；所述第二导电类型基区位于第一导电类型漂移区正面中心区的外圈，第二导电类型基区环绕多晶栅和栅氧化层；在所述第二导电类型基区上设有发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，在多晶栅上设有栅电极；在所述第一导电类型漂移区的背面注入第二导电类型离子形成第二导电类型集电区，在所述第一导电类型漂移区的背面淀积有第一集电金属区，第一集电金属区的一面覆盖在第一导电类型漂移区的背面，第一集电金属区的另一面上淀积有第二集电金属区；其特征是：所述第一集电金属区是由Se淀积形成的金属薄膜。...

【技术特征摘要】
1.一种钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，在所述半导体器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区具有相互平行的正面和背面；所述第一导电类型漂移区内设有第二导电类型基区，第二导电类型基区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸，且第二导电类型基区的延伸距离小于第一导电类型漂移区的厚度；所述第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型发射区位于第二导电类型基区的上部，第一导电类型发射区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸；所述第一导电类型漂移区内的第二导电类型基区通过位于第一导电类型漂移区正面上的栅氧化层以及位于栅氧化层下方的第一导电类型漂移区相隔离；所述栅氧化层位于第一导电类型漂移区正面的中心区，分别与两侧的第二导电类型基区相接触，并与两侧第二导电类型基区内相邻的第一导电类型发射区相接触；在所述栅氧化层上设有多晶栅，多晶栅的形状与栅氧化层的形状相一致；所述第二导电类型基区位于第一导电类型漂移区正面中心区的外圈，第二导电类型基区环绕多晶栅和栅氧化层；在所述第二导电类型基区上设有发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，在多晶栅上设有栅电极；在所述第一导电类型漂移区的背面注入第二导电类型离子形成第二导电类型集电区，在所述第一导电类型漂移区的背面淀积有第一集电金属区，第一集电金属区的一面覆盖在第一导电类型漂移区的背面，第一集电金属区的另一面上淀积有第二集电金属 区；其特征是所述第一集电金属区是由Se淀积形成的金属薄膜。2.如权利要求I所述的钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，其特征是所述第一集电金属区为单原子层结构。3.如权利要求I所述的钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，其特征是所述第一集电金属区的厚度为O. 5nm。4.如权利要求I所述的钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，其特征是所述第一导电类型发射区的浓度大于第一导电类型漂移区的浓度。5.如权利要求I所述的钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，其特征是所述第二导电类型集电区的浓度大于第二导电类型基区的浓度。6.如权利要求I所述的钝化半导体接触表面的功率半导体器件结构，其特征是所述发射极和栅电极不相接触。7.如权利要求I所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐承福，朱阳军，胡爱斌，谈景飞，卢烁今，陈宏，吴凯，邱颖斌，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：