场阻型IGBT结构及其制作方法与流程

本发明涉及半导体器件制备技术领域,特别涉及场阻型igbt结构及其制作方法。

背景技术：

通常igbt有三种结构：穿通型igbt、非穿通型igbt和场阻型igbt。

参见图1，穿通型igbt是在p型si衬底上外延n型si缓冲层和n-高阻层(漂移区)；这种结构的主要缺点是：1.对于高压igbt，厚外延是非常困难且花费很高；2.由于背面p型si衬底在器件导通时大量的空穴会注入到n-漂移区，使得器件的关断时间很长，故通常会采用电子辐射等手段来降低少子寿命，这势必进一步会增加制造成本。

参见图2，非穿通型igbt采用fz单晶硅片，在完成igbt正面工艺后，硅片减薄，然后背面硼离子注入，然后退火。这种结构的主要缺点是：1.非穿通结构，漂移区厚度要比传统型的更厚，使得器件的饱和压降更高，关断时间更长；2.此结构与后面介绍的场阻型igbt相比，静态和动态的功率损耗仍然较高。

参见图3，场阻型igbt采用fz单晶硅片，在完成igbt正面工艺后，硅片减薄，然后背面高能磷离子注入和硼离子注入，然后退火。此结构的主要缺点：1.为降低背面注入效率，背面硼离子注入剂量也不会太高，带来的结果就是集电极的接触电阻会大；2.高能离子注入及背面注入之后的激光退火等制程，设备昂贵。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有场阻型igbt结构上所存在的上述技术问题而提供一种制备工艺简单、成本低的场阻型igbt结构。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述场阻型igbt结构的制作方法。

作为本发明第一方面的场阻型igbt结构，包括一n漂移区域，该n漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层n型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述n型缓冲层上。

在本发明的一个优选实施例中，所述n型缓冲层为n型ge层，所述集电极层为p型ge层。

在本发明的一个优选实施例中，所述n型缓冲层用n型掺杂ge材料蒸发或者溅射形成。

在本发明的一个优选实施例中，所述集电极采用p型掺杂ge材料蒸发或者溅射形成。

在本发明的一个优选实施例中，所述n漂移区域采用一次或多次不同掺杂浓度的材料蒸发或者溅射形成。

作为本发明第二方面的穿通型igbt结构的制作方法，包括如下步骤：

(1)正面结构成型步骤；

(2)减薄步骤；

(3)背面n型ge层蒸发或者溅射步骤；

(4)背面p型ge层蒸发或者溅射步骤。

在本发明一个优选实施例中，所述正面结构成型步骤包括如下步骤：

(1.1)p-body和n+注入推进步骤；

(1.2)trench刻蚀步骤；

(1.3)gate氧化和多晶硅淀积步骤；

(1.4)sio2等介质淀积步骤；

(1.5)接触孔刻蚀步骤；

(1.6)正面金属化步骤；

(1.7)硅片正面钝化步骤。

由于采用了如上的技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下优点:

(1)不再需要传统的高能离子注入和激光退火；

(2)n型ge和p型ge的掺杂由材料工厂制作，不再需要掺杂工艺以及退火工艺；

(3)掺杂浓度可以按照要求来调整；

(4)n型ge层和p型ge层可以在同一台蒸发设备或者溅射设备里完成。

附图说明

图1为现有穿通型igbt的结构示意图。

图2为现有非穿通型igbt的结构示意图。

图3为场阻型igbt的结构示意图。

图4为本发明场阻型igbt的结构示意图。

图5为本发明正面结构成型步骤地状态示意图。

图6为本发明减薄后的状态示意图。

图7为本发明背面n型ge层蒸发或者溅射的示意图。

图8为本发明背面p型ge层蒸发或者溅射的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明

参见图4，图中所示的场阻型igbt结构，包括一n漂移区域10，该n漂移区域具有相对的正面结构20和背面结构，正面结构20中包含发射极和栅极，背面结构具有一层n型缓冲层31和一层集电极层32，集电极层32覆盖在n型缓冲层31上。

n型缓冲层31为n型ge层，n型缓冲层用n型掺杂ge材料蒸发或者溅射形成。集电极层32为p型ge层。集电极采用p型掺杂ge材料蒸发或者溅射形成。

n漂移区域10采用一次或多次不同掺杂浓度的材料蒸发或者溅射形成。

上述穿通型igbt结构的制作方法，包括如下步骤：

(1)正面结构成型步骤，该步骤形成图5所示结构，具体如下：

(1.1)p-body和n+注入推进步骤；

(1.2)trench刻蚀步骤；

(1.3)gate氧化和多晶硅淀积步骤；

(1.4)sio2等介质淀积步骤；

(1.5)接触孔刻蚀步骤；

(1.6)正面金属化步骤；

(1.7)硅片正面钝化步骤。

(2)减薄步骤，该步骤形成图6所示的结构

(3)背面n型ge层蒸发或者溅射步骤，该步骤形成图7所示结构。

(4)背面p型ge层蒸发或者溅射步骤。该步骤形成图8所示结构。

技术特征：

技术总结
本发明公开的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。本发明还公开了该穿通型IGBT结构的制作方法。本发明与现有技术相比，具有如下优点:(1)不再需要传统的高能离子注入和激光退火；(2)N型Ge和P型Ge的掺杂由材料工厂制作，不再需要掺杂工艺以及退火工艺；(3)掺杂浓度可以按照要求来调整；(4)N型Ge层和P型Ge层可以在同一台蒸发设备或者溅射设备里完成。

技术研发人员：黄平
受保护的技术使用者：上海朕芯微电子科技有限公司
技术研发日：2018.07.12
技术公布日：2019.01.08