IGBT制作方法及IGBT与流程

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)制作方法及igbt。

背景技术：

igbt是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的高输入阻抗和gtr(gianttransistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；mosfet驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v(伏)及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

图1示出了现有的一种平面型igbt的结构，其包括n-漂移区101、p阱102(p-well)、n+源区103、p+区104、p+层105、n+电场截止层(fieldstoplayer)106、发射极e、栅极g和集电极c。图2示出了现有的另一种平面型igbt的结构，其相比于图1示出的结构省略了n+电场截止层106。图3示出了现有的一种沟槽型igbt的结构，其包括n-漂移区201、p型基区202(p-base)、n+源区203、p+区204、n+电场截止层205、p+层206、发射极e、栅极g和集电极c。图4示出了现有的另一种沟槽型igbt的结构，其相比于图3示出的结构省略了n+电场截止层205。

现有技术中，在制作上述结构的igbt时，通常采用扩散硼离子(扩散或注入)的方式形成p+区，这种方式扩散的时间较长、温度较高，形成的pn结较陡，反向击穿电压较低、存储时间较长、抗闩锁(latch-up)能力不足，导致制成的igbt的性能不稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过注入硼离子形成p+区而导致igbt反向击穿电压较低、存储时间较长、抗闩锁能力不足的缺陷，提供了一种能够提升igbt的反向击穿电压、存储时间、抗闩锁能力的igbt制作方法及igbt。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种igbt制作方法，所述igbt为平面型igbt或沟槽型igbt，所述igbt制作方法包括：

制作igbt的正面结构，其中，包括在硅中掺杂第一离子以形成p+区，所述第一离子的扩散系数高于硼离子的扩散系数；

制作igbt的背面结构。

较佳地，掺杂第一离子包括扩散铝离子。

较佳地，扩散铝离子的温度为1000℃-1300℃。

较佳地，扩散铝离子的温度为1250℃。

较佳地，扩散铝离子14小时，以使得铝离子的扩散深度达到250微米；或，扩散铝离子4小时，以使得铝离子的扩散深度达到25微米。

较佳地，掺杂第一离子包括注入铝离子。

较佳地，掺杂第一离子包括扩散镓离子。

较佳地，扩散镓离子的温度为800℃-1200℃。

较佳地，扩散镓离子的温度为1100℃。

较佳地，扩散镓离子19小时，以使得镓离子的扩散深度达到60微米。

一种igbt，所述igbt为平面型igbt或沟槽型igbt，所述igbt通过如上所述的igbt制作方法制作而成。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明在制作p+区时，采用掺杂比硼离子扩散系数大的第一离子，如铝离子或镓离子，替代了现有技术中扩散硼离子，能够在较低温度、较短时间内形成比扩散硼离子的方式更深、更宽、更渐变的pn结，使得制成的igbt相比于现有的igbt进一步提升了抗闩锁能力，具有较高的反向击穿电压、较短的存储时间，提高了igbt的稳定性，并且具有一定的成本优势。

附图说明

图1为现有技术中一种平面型igbt的结构示意图；

图2为现有技术中另一种平面型igbt的结构示意图；

图3为现有技术中一种沟槽型igbt的结构示意图；

图4为现有技术中另一种沟槽型igbt的结构示意图；

图5为本发明实施例1制作图1所示的igbt的方法的流程图；

图6为本发明实施例3制作图2所示的igbt的方法的流程图；

图7为本发明实施例5制作图3所示的igbt的方法的流程图；

图8为本发明实施例7制作图4所示的igbt的方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

本实施例给出了一种图1所示的平面型igbt的制作方法。如图5所示，所述制作方法包括：

步骤11、制作平面型igbt的正面结构，其中，包括在硅中掺杂第一离子以形成p+区104，所述第一离子的扩散系数高于硼离子的扩散系数；

步骤12、制作平面型igbt的背面结构。

其中，p+区104形成于p阱102内，且位于n+源区103的一侧。

步骤11还具体包括但不限于以下步骤：1)形成n-漂移区101的步骤；2)形成n+电场截止层106的步骤；3)形成p阱102的步骤；4)形成n+源区103的步骤；5)形成金属电极的步骤，包括发射极e和栅极g。上述步骤均为制作平面型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。其中，在硅中掺杂第一离子以形成p+区104的步骤通常实施于形成n+源区103之后且在形成金属电极之前。另外，在通过掺杂第一离子形成的p+区104上还可再盖一层硼。

步骤12具体包括但不限于以下步骤：1)背面减薄的步骤；2)背面注入的步骤，以形成p+层105；3)背面清洗的步骤；4)形成金属电极的步骤，即集电极c。上述步骤均为制作平面型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。

下面对掺杂第一离子以形成p+区104的步骤做进一步说明：

在第一种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散铝离子。其中，对于扩散的温度，扩散铝离子的温度可选为1000℃-1300℃，优选为，扩散铝离子的温度为1250℃。对于扩散的时间，扩散铝离子14小时，以使得铝离子的扩散深度达到250微米；或，扩散铝离子4小时，以使得铝离子的扩散深度达到25微米。

在第二种实施方式中，掺杂第一离子可以包括注入铝离子。

在第三种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散镓离子。其中，对于扩散温度，扩散镓离子的温度可选为800℃-1200℃，优选为，扩散镓离子的温度为1100℃。对于扩散时间，扩散镓离子19小时，以使得镓离子的扩散深度达到60微米。

本实施例中，由于铝离子或镓离子的扩散系数大于铝离子的扩散系数所以，通过扩散铝离子、注入铝离子或扩散镓离子的方式，能够在较低温度、较短时间内形成更深、更宽、更渐变的pn结，使得制成的igbt相比于现有的igbt进一步提升了抗闩锁能力，具有更高的反向击穿电压、更短的存储时间，提高了igbt的稳定性，并且具有一定的成本优势。

实施例2

本实施例提供了一种平面型igbt，所述平面型igbt采用实施例1的制作方法制作而成，其结构如图1所示，包括n-漂移区101、p阱102、n+源区103、p+区104、p+层105、n+电场截止层106、发射极e、栅极g和集电极c。其中，p阱102位于n-漂移区101内，n+源区103和p+区104均形成于p阱102内，n+电场截止层106位于n-漂移区101的下方，p+层105位于n+电场截止层106的下方，发射极e和栅极g位于平面型igbt的正面，集电极c位于平面型igbt的背面。

实施例3

本实施例给出了一种图2所示的平面型igbt的制作方法。如图6所示，所述制作方法包括：

步骤21、制作平面型igbt的正面结构，其中，包括在硅中掺杂第一离子以形成p+区104，所述第一离子的扩散系数高于硼离子的扩散系数；

步骤22、制作平面型igbt的背面结构。

其中，p+区104形成于p阱102内，且位于n+源区103的一侧。

步骤21还具体包括但不限于以下步骤：1)形成n-漂移区101的步骤；2)形成p阱102的步骤；3)形成n+源区103的步骤；4)形成金属电极的步骤，包括发射极e和栅极g。上述步骤均为制作平面型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。其中，在硅中掺杂第一离子以形成p+区104的步骤通常实施于形成n+源区103之后且在形成金属电极之前。另外，在通过掺杂第一离子形成的p+区104上还可再盖一层硼。

步骤22具体包括但不限于以下步骤：1)背面减薄的步骤；2)背面注入的步骤，以形成p+层105；3)背面清洗的步骤；4)形成金属电极的步骤，即集电极c。上述步骤均为制作平面型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。

下面对掺杂第一离子以形成p+区104的步骤做进一步说明：

在第一种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散铝离子。其中，对于扩散的温度，扩散铝离子的温度可选为1000℃-1300℃，优选为，扩散铝离子的温度为1250℃。对于扩散的时间，扩散铝离子14小时，以使得铝离子的扩散深度达到250微米；或，扩散铝离子4小时，以使得铝离子的扩散深度达到25微米。

在第二种实施方式中，掺杂第一离子可以包括注入铝离子。

在第三种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散镓离子。其中，对于扩散温度，扩散镓离子的温度可选为800℃-1200℃，优选为，扩散镓离子的温度为1100℃。对于扩散时间，扩散镓离子19小时，以使得镓离子的扩散深度达到60微米。

本实施例中，由于铝离子或镓离子的扩散系数大于铝离子的扩散系数所以，通过扩散铝离子、注入铝离子或扩散镓离子的方式，能够在较低温度、较短时间内形成更深、更宽、更渐变的pn结，使得制成的igbt相比于现有的igbt进一步提升了抗闩锁能力，具有更高的反向击穿电压、更短的存储时间，提高了igbt的稳定性，并且具有一定的成本优势。

实施例4

本实施例提供了一种平面型igbt，所述平面型igbt采用实施例3的制作方法制作而成，其结构如图2所示，包括n-漂移区101、p阱102、n+源区103、p+区104、p+层105、发射极e、栅极g和集电极c。其中，p阱102位于n-漂移区101内，n+源区103和p+区104均形成于p阱102内，p+层105位于n-漂移区101的下方，发射极e和栅极g位于平面型igbt的正面，集电极c位于平面型igbt的背面。

实施例5

本实施例给出了一种图3所示的沟槽型igbt的制作方法。如图7所示，所述制作方法包括：

步骤31、制作沟槽型igbt的正面结构，其中，包括在硅中掺杂第一离子以形成p+区204，所述第一离子的扩散系数高于硼离子的扩散系数；

步骤32、制作沟槽型igbt的背面结构。

其中，p+区204形成于p型基区202内，且位于n+源区203的一侧。

步骤31还具体包括但不限于以下步骤：1)形成n-漂移区201的步骤；2)形成n+电场截止层205的步骤；3)形成p型基区202的步骤；4)形成n+源区203的步骤；5)形成金属电极的步骤，包括发射极e和栅极g。上述步骤均为制作沟槽型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。其中，在硅中掺杂第一离子以形成p+区204的步骤通常实施于形成n+源区203之后且在形成金属电极之前。另外，在通过掺杂第一离子形成的p+区204上还可再盖一层硼。

步骤32具体包括但不限于以下步骤：1)背面减薄的步骤；2)背面注入的步骤，以形成p+层206；3)背面清洗的步骤；4)形成金属电极的步骤，即集电极c。上述步骤均为制作沟槽型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。

下面对掺杂第一离子以形成p+区204的步骤做进一步说明：

在第一种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散铝离子。其中，对于扩散的温度，扩散铝离子的温度可选为1000℃-1300℃，优选为，扩散铝离子的温度为1250℃。对于扩散的时间，扩散铝离子14小时，以使得铝离子的扩散深度达到250微米；或，扩散铝离子4小时，以使得铝离子的扩散深度达到25微米。

在第二种实施方式中，掺杂第一离子可以包括注入铝离子。

在第三种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散镓离子。其中，对于扩散温度，扩散镓离子的温度可选为800℃-1200℃，优选为，扩散镓离子的温度为1100℃。对于扩散时间，扩散镓离子19小时，以使得镓离子的扩散深度达到60微米。

本实施例中，由于铝离子或镓离子的扩散系数大于铝离子的扩散系数所以，通过扩散铝离子、注入铝离子或扩散镓离子的方式，能够在较低温度、较短时间内形成更深、更宽、更渐变的pn结，使得制成的igbt相比于现有的igbt进一步提升了抗闩锁能力，具有更高的反向击穿电压、更短的存储时间，提高了igbt的稳定性，并且具有一定的成本优势。

实施例6

本实施例提供了一种沟槽型igbt，所述沟槽型igbt采用实施例5的制作方法制作而成，其结构如图3所示，包括n-漂移区201、p型基区202、n+源区203、p+区204、n+电场截止层205、p+层206、发射极e、栅极g和集电极c。其中，p型基区202位于n-漂移区201上，p型基区202内形成有沟槽、n+源区203和p+区204，n+电场截止层205位于n-漂移区201的下方，p+层206位于n+电场截止层205的下方，发射极e和栅极g(从所述沟槽内引出)位于沟槽型igbt的正面，集电极c位于沟槽型igbt的背面。

实施例7

本实施例给出了一种图4所示的沟槽型igbt的制作方法。如图8所示，所述制作方法包括：

步骤41、制作沟槽型igbt的正面结构，其中，包括在硅中掺杂第一离子以形成p+区204，所述第一离子的扩散系数高于硼离子的扩散系数；

步骤42、制作沟槽型igbt的背面结构。

其中，p+区204形成于p型基区202内，且位于n+源区203的一侧。

步骤41还具体包括但不限于以下步骤：1)形成n-漂移区201的步骤；2)形成p型基区202的步骤；3)形成n+源区203的步骤；4)形成金属电极的步骤，包括发射极e和栅极g。上述步骤均为制作沟槽型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。其中，在硅中掺杂第一离子以形成p+区204的步骤通常实施于形成n+源区203之后且在形成金属电极之前。另外，在通过掺杂第一离子形成的p+区204上还可再盖一层硼。

步骤42具体包括但不限于以下步骤：1)背面减薄的步骤；2)背面注入的步骤，以形成p+层206；3)背面清洗的步骤；4)形成金属电极的步骤，即集电极c。上述步骤均为制作沟槽型igbt的现有常规步骤，在此不再赘述。

下面对掺杂第一离子以形成p+区204的步骤做进一步说明：

在第一种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散铝离子。其中，对于扩散的温度，扩散铝离子的温度可选为1000℃-1300℃，优选为，扩散铝离子的温度为1250℃。对于扩散的时间，扩散铝离子14小时，以使得铝离子的扩散深度达到250微米；或，扩散铝离子4小时，以使得铝离子的扩散深度达到25微米。

在第二种实施方式中，掺杂第一离子可以包括注入铝离子。

在第三种实施方式中，掺杂第一离子可以包括扩散镓离子。其中，对于扩散温度，扩散镓离子的温度可选为800℃-1200℃，优选为，扩散镓离子的温度为1100℃。对于扩散时间，扩散镓离子19小时，以使得镓离子的扩散深度达到60微米。

本实施例中，由于铝离子或镓离子的扩散系数大于铝离子的扩散系数所以，通过扩散铝离子、注入铝离子或扩散镓离子的方式，能够在较低温度、较短时间内形成更深、更宽、更渐变的pn结，使得制成的igbt相比于现有的igbt进一步提升了抗闩锁能力，具有更高的反向击穿电压、更短的存储时间，提高了igbt的稳定性，并且具有一定的成本优势。

实施例8

本实施例提供了一种沟槽型igbt，所述沟槽型igbt采用实施例7的制作方法制作而成，其结构如图4所示，包括n-漂移区201、p型基区202、n+源区203、p+区204、p+层206、发射极e、栅极g和集电极c。其中，p型基区202位于n-漂移区201上，p型基区202内形成有沟槽、n+源区203和p+区204，p+层206位于n-漂移区201的下方，发射极e和栅极g(从所述沟槽内引出)位于沟槽型igbt的正面，集电极c位于沟槽型igbt的背面。

当然本发明并不局限于制作如图1-4所示的igbt，其他结构的igbt同样适用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。