双极性功率器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种双极性功率器件的制作方法。
【背景技术】
[0002]双极性功率器件的安全工作区在半导体的应用中非常重要。如果安全工作区小的话，很容易导致器件关断失效，因此，如何改善双极性功率器件的安全工作区在半导体器件的设计中至关重要。
[0003]导致IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)器件安全工作区失效的常见机理是在器件关断过程中，会产生一个空穴位移电流，该位移电流会导致IGBT的寄生PNPN开启，并且发生闩锁效应。这种效应对于靠近IGBT终端保护环边缘的元胞尤为严重。靠近终端保护环部分的元胞不但需要承受来自于元胞区域对应的底部注入的空穴，同时还需要承受来自于终端保护环区域对应的芯片底部注入的空穴，因此，靠近终端保护环的元胞承受的位移电流比远离终端保护环的元胞大。
[0004]为了解决上述问题，一般的做法是在芯片背面的不同区域选择不同的注入剂量，在终端保护环的区域对应的芯片底部注入较少的掺杂剂量，而在元胞区域对应的芯片底部注入较多的掺杂剂量。但是，这种做法需要采用特殊的光刻设备将芯片的背面与芯片的正面进行对准，成本高、效率低，不适于批量生产。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中需要采用特殊的光刻设备来提高安全工作区导致的成本高和效率低等缺陷，提供一种成本低、操作方便且能够提高安全工作区的双极性功率器件的制作方法。
[0006]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
[0007]—种双极性功率器件的制作方法，其特点在于，包括以下步骤:
[0008]S1、遮挡所述双极性功率器件的元胞区域，以使所述元胞区域不被辐照；
[0009]S2、对所述双极性功率器件进行辐照；
[0010]S3、对所述双极性功率器件进行退火。
[0011]本方案的制作方法是在完成双极性功率器件正常的工艺流程后进行的。在元胞区域被遮挡的情况下，对双极性功率器件进行辐照，此时辐照的区域为终端保护环区域以及其附近区域。一般来说，辐照的剂量范围为IElOcm 3?lE13cm 3，辐照的能量范围为500KeV?lOMeV。辐照完成后，再对双极性功率器件进行退火操作，退火的温度范围为300°C?500°C，退火的时间范围为0.5小时?3小时，退火的气氛可以为N2、H2、合成气体或者空气。本发明通过对双极性功率器件除去元胞区域之外的区域进行辐照和退火，使得功率器件关断时的反向恢复电流减小，功率器件的电流关断能力得到提高，从而提高了功率器件的安全工作区，有效降低了功率器件发生闩锁效应的可能性。
[0012]较佳地，步骤&中对所述双极性功率器件进行电子辐照。本方案中，由于电子的质量比较轻，在元胞区域被遮挡的情况下，当对双极性功率器件进行电子辐照时，电子会扩散到全部的终端保护环区域，使得功率器件关断时的反向恢复电流减小，提高了安全工作区。
[0013]较佳地，步骤S2中对所述双极性功率器件进行质子或氦辐照。本方案中，质子和氦的质量比较重，不容易扩散到全部的终端保护环区域，具体是通过人为控制辐照的剂量和能量来控制功率器件关断时的反向恢复电流的。
[0014]较佳地，步骤&中对所述双极性功率器件的正面或背面进行辐照。本方案中，既可以对双极性功率器件的正面进行辐照，也可以对双极性功率器件的背面进行辐照。
[0015]较佳地，步骤S2中对位于所述双极性功率器件的终端保护环区域的下方进行辐照。
[0016]本方案中，对双极性功率器件的终端保护环区域的下方进行辐照，辐照的区域既可以为全部的终端保护环区域，也可以为部分的终端保护环区域。当辐照的区域为部分的终端保护环区域时，优选地在靠近元胞区域与终端保护环区域的交界区域进行辐照。
[0017]较佳地，所述辐照的深度为5微米?30微米。本方案中，当对双极性功率器件的正面或背面辐照的深度为5微米?30微米时，效果更好，即功率器件的安全工作区更高。
[0018]较佳地，将步骤S1替换为步骤S /，步骤S2替换为步骤S 2’，
[0019]S/、遮挡所述双极性功率器件的元胞区域，以阻挡重金属掺杂进入所述元胞区域；
[0020]S2’、向所述双极性功率器件注入重金属掺杂。
[0021]本方案中，在元胞区域被遮挡的情况下，当向双极性功率器件注入重金属掺杂时，重金属掺杂会扩散到全部的终端保护区域。通过对双极性功率器件注入重金属掺杂以及退火操作，使得功率器件的电流关断能力有所提高，进而提高了功率器件的安全工作区，有效降低了功率器件发生闩锁效应的可能性。
[0022]较佳地，步骤S2’中向所述双极性功率器件的正面或背面注入重金属掺杂。
[0023]较佳地，所述重金属掺杂包括金或铂。本方案中，所述重金属掺杂不限于金或铂，可以为其它重金属。
[0024]较佳地，步骤S1中利用挡板或光刻胶遮挡所述双极性功率器件的元胞区域。
[0025]较佳地，所述双极性功率器件为IGBT或快恢复二极管。
[0026]本方案中，当双极性功率器件为IGBT时，本发明的制作方法需在完成正面MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)工艺、正面金属、背面注入以及背面金属工艺等正常的工艺流程后进行；当双极性功率器件为FRD (Fast Recovery D1de，快恢复二极管)时，本发明的制作方法需在完成正面阳极工艺、正面金属、背面注入以及背面金属工艺等正常的工艺流程后进行。另外，对于超高压例如3300V以上的IGBT或FRD来说，终端保护环的面积较大，边缘元胞需要承受较大密度的电流，因此，对超高压的双极性功率器件实施本发明的制作方法，其效果更为显著。
[0027]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。
[0028]本发明的积极进步效果在于:与现有技术相比，本发明通过对双极性功率器件中除去元胞区域以外的区域，特别是对靠近终端保护环的区域进行辐照或注入重金属掺杂，使得功率器件关断时的反向恢复电流减小，功率器件的电流关断能力得到提高，从而提高了功率器件的安全工作区，有效降低了功率器件发生闩锁效应的可能性。另外，本发明的制作方法操作简单，成本低，适用于批量生产，应用广泛。
【附图说明】
[0029]图