，是本发明实施例方法形成的IGBT的结构示意图；本发明实施例1GBT负阻问题的改善方法包括如下步骤:
[0048]步骤一、选择N型掺杂的衬底I如硅衬底材料；对所述衬底I进行背面减薄。
[0049]所述N型漂移区的掺杂浓度由步骤一中所选择的所述衬底I的掺杂浓度确定，所述N型漂移区厚度由步骤一中的背面减薄工艺确定，IGBT的工作电压越高，所述N型漂移区的厚度越大、掺杂浓度越小。
[0050]在较佳实施例一中，所形成的器件的工作电压为3300V，所述衬底I的电阻率为220欧姆.厘米?280欧姆.厘米，所述衬底I减薄后的厚度为530微米?570微米。
[0051]在较佳实施例二中，所形成的器件的工作电压为4500V，所述衬底I的电阻率为380欧姆.厘米?480欧姆.厘米，所述衬底I减薄后的厚度为530微米?570微米。
[0052]在较佳实施例三中，所形成的器件的工作电压为4500V，所述衬底I的电阻率为600欧姆.厘米?700欧姆.厘米；所述衬底I减薄后的厚度为670微米?750微米，所述衬底I也能不减薄。
[0053]步骤二、对所述衬底I的背面进行第一次N型重掺杂离子注入形成第一 N型场终止层10。所述第一次N型重掺杂离子注入的注入剂量为2E13cnT2?3E13cnT2，注入能量为
1.5MeV。
[0054]步骤三、对所述第一 N型场终止层10进行热退火。对所述第一 N型场终止层10的热退火的温度为1200°C，时间为1200分钟。
[0055]步骤四、在所述衬底I正面完成IGBT的正面图形工艺，所述正面图形工艺的P阱4和所述第一 N型场终止层10之间所述衬底I作为N型漂移区。
[0056]所述正面图形工艺包括元胞区和耐压保护区，所述耐压保护区围绕在所述元胞区的周侧。所述元胞区形成有IGBT的单元结构,所述IGBT的单元结构包括:
[0057]多晶硅栅2，所述多晶硅栅2和所述P阱4之间隔离有栅氧化层3。
[0058]发射区5，由形成于所述P阱4表面的N型重掺杂区组成，被所述多晶硅栅2覆盖的所述P阱4表面用于形成连接所述发射区5和所述N型漂移区的沟道。
[0059]P阱引出区6，由P型重掺杂区组成；所述P阱引出区6穿过所述发射区5进入到所述P阱4中，所述P阱引出区6同时和所述发射区5和所述P阱4接触；
[0060]正面金属层9，栅极和发射极分别由正面金属层9组成，栅极通过穿过层间膜7的接触孔8和所述多晶硅栅2接触，发射极通过接触孔8和所述P阱引出区6接触。
[0061]步骤五、对完成所述正面图形工艺的所述衬底I背面进行湿法腐蚀，该湿法腐蚀将所述第一 N型场终止层10的背面去除一定厚度。所述湿法腐蚀将所述第一 N型场终止层10的背面去除的厚度为3微米?5微米。
[0062]步骤六、对所述衬底I的背面进行第二次N型重掺杂离子注入形成第二 N型场终止层13，所述第二 N型场终止层13的结深浅于所述第一 N型场终止层10的结深，由所述第一 N型场终止层10和所述第二 N型场终止层13组成IGBT的场终止层，通过所述第一 N型场终止层10来提高所述场终止层的厚度，通过所述第二 N型场终止层13来消除所述正面图形工艺过程中引入到所述衬底I背面的杂质对后续形成的P型注入层11的影响。所述第二次N型重掺杂离子注入的注入剂量为lE12cnT2?3E12cnT2，注入能量为450KeV。
[0063]步骤七、对所述衬底I的背面进行P型重掺杂离子注入形成所述P型注入层11，所述P型注入层11位于所述第二 N型场终止层13背面并由所述P型注入层11组成IGBT的集电区。所述P型注入层11的所述P型重掺杂离子注入的注入剂量为lE13cm_2?2E13cm_2，注入能量为40KeV。
[0064]步骤八、对所述第二 N型场终止层13和所述P型注入层11进行激光退火激活；
[0065]步骤九、在所述衬底I的背面形成背面金属层12。
[0066]如图6所示,是图5所示IGBT的Vcesat曲线301 ;横坐标为Vcesat,纵坐标是Ic,和曲线201比较可知，本发明实施例的曲线301中不存在负阻效应。
[0067]图7是图6所示IGBT的动态曲线，曲线302为栅极电压即Vg曲线、曲线303为Ic曲线、曲线304为Vce曲线，可以看出，关断时Vg从高电平降低为低电平后，Ic降低、Vce上升，关断正确。比较图7和图3可知，本发明实施例消除了现有方法形成的IGBT的动态测试关断失效的缺陷。
[0068]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种IGBT负阻问题的改善方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、选择N型掺杂的衬底材料；对所述衬底进行背面减薄； 步骤二、对所述衬底的背面进行第一次N型重掺杂离子注入形成第一 N型场终止层； 步骤三、对所述第一 N型场终止层进行热退火； 步骤四、在所述衬底正面完成IGBT的正面图形工艺，所述正面图形工艺的P阱和所述第一 N型场终止层之间所述衬底作为N型漂移区； 步骤五、对完成所述正面图形工艺的所述衬底背面进行湿法腐蚀，该湿法腐蚀将所述第一 N型场终止层的背面去除一定厚度； 步骤六、对所述衬底的背面进行第二次N型重掺杂离子注入形成第二 N型场终止层，所述第二 N型场终止层的结深浅于所述第一 N型场终止层的结深，由所述第一 N型场终止层和所述第二 N型场终止层组成IGBT的场终止层，通过所述第一 N型场终止层来提高所述场终止层的厚度，通过所述第二N型场终止层来消除所述正面图形工艺过程中引入到所述衬底背面的杂质对后续形成的P型注入层的影响； 步骤七、对所述衬底的背面进行P型重掺杂离子注入形成所述P型注入层，所述P型注入层位于所述第二 N型场终止层背面并由所述P型注入层组成IGBT的集电区； 步骤八、对所述第二 N型场终止层和所述P型注入层进行激光退火激活； 步骤九、在所述衬底的背面形成背面金属层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤二所述第一次N型重掺杂离子注入的注入剂量为2E13cnT2?3E13cnT2，注入能量为1.5MeV。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于:步骤三中对所述第一N型场终止层的热退火的温度为1200°C，时间为1200分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤五中所述湿法腐蚀将所述第一N型场终止层的背面去除的厚度为3微米?5微米。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤六所述第二次N型重掺杂离子注入的注入剂量为lE12cnT2?3E12cnT2，注入能量为450KeV。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤七中所述P型注入层的所述P型重掺杂离子注入的注入剂量为lE13cnT2?2E13cnT2，注入能量为40KeV。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤八所述激光退火的激光照射量为2.5J/2cm ο
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述N型漂移区的掺杂浓度由步骤一中所选择的所述衬底的掺杂浓度确定，所述N型漂移区厚度由步骤一中的背面减薄工艺确定，IGBT的工作电压越高，所述N型漂移区的厚度越大、掺杂浓度越小。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述正面图形工艺包括元胞区和耐压保护区。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于:所述元胞区形成有IGBT的单元结构，所述IGBT的单元结构包括: 多晶硅栅，所述多晶硅栅和所述P阱之间隔离有栅氧化层； 发射区，由形成于所述P阱表面的N型重掺杂区组成，被所述多晶硅栅覆盖的所述P阱表面用于形成连接所述发射区和所述N型漂移区的沟道； P阱引出区，由P型重掺杂区组成；所述P阱引出区穿过所述发射区进入到所述P阱中，所述P阱引出区同时和所述发射区和所述P阱接触； 正面金属层，栅极和发射极分别由正面金属层组成，栅极通过接触孔和所述多晶硅栅接触，发射极通过接触孔和所述P阱引出区接触。
【专利摘要】本发明公开了一种IGBT负阻问题的改善方法，包括步骤：选择衬底材料并进行背面减薄。进行背面第一次N型重掺杂离子注入形成第二N型场终止层。进行热退火。完成IGBT的正面图形工艺。对衬底背面进行湿法腐蚀。进行背面第二次N型重掺杂离子注入形成第二N型场终止层。进行背面P型重掺杂离子注入形成P型注入层。进行激光退火激活。形成背面金属层。本发明能形成较厚的背面场终止层并能消除IGBT的负阻效应、提高产品的可靠性，能够现有半导体工艺兼容、工艺成本低。
【IPC分类】H01L21-331, H01L21-265
【公开号】CN104576367
【申请号】CN201410307058
【发明人】马彪
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年6月30日