一种逆导型igbt器件及其制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种逆型导IGBT器件及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断发展，半导体器件越来越多的应用到人们的工作以及日常生活当中，为人们的工作以及日常生活带来了巨大的便利。
[0003]逆导型IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)是一种新型的IGBT器件，它将IGBT元胞结构以及FRD (Fast Recovery D1de，快速恢复二极管)元胞结构集成在同一个芯片上，具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等诸多优点。一种新型的逆导型IGBT器件的俯视图如图1所示，包括独立的IGBT部分101，以及独立的FRD部分102，其中，FRD部分102围绕在IGBT部分101的四周，该结构将IGBT元胞和FRD元胞分离设置，能够有效的消除逆导型IGBT器件的负阻效应。
[0004]但是，该结构的逆导型IGBT器件性能有待进一步的提尚。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种逆导IGBT器件及其制作方法，以实现提高器件性能的目的。
[0006]技术方案如下:
[0007]一种逆导IGBT器件的制作方法，包括:
[0008]基于包括相互分离的IGBT元胞区和快速恢复二极管元胞区的半导体结构，在所述IGBT元胞区的上表面形成铜电极层；
[0009]以所述铜电极层为阻挡层，对所述半导体结构进行离子注入，所述离子注入用于所述快速恢复二极管元胞区的少子寿命控制；
[0010]在所述快速恢复二极管元胞区的上表面形成金属电极层，所述金属电极层电连接所述IGBT元胞区上表面的铜电极层。
[0011]优选的，所述铜电极层的厚度为5 μ???30 μπι。
[0012]优选的，所述离子注入的离子为Pt、He或Η离子。
[0013]优选的，所述在所述IGBT元胞区的上表面形成铜电极层，包括:
[0014]在所述IGBT元胞区的上表面形成图形化的掩膜层；
[0015]在所述IGBT元胞区的上表面形成铜金属层；
[0016]去除所述掩膜层，在所述IGBT元胞区的上表面形成铜电极层。
[0017]优选的，所述掩膜层为光刻胶掩膜层。
[0018]优选的，所述掩膜层的高度大于所述铜电极层的高度。
[0019]优选的，所述形成铜电极层之后，进行离子注入之前，还包括:
[0020]在所述半导体结构上的IGBT元胞区和快速恢复二极管元胞区之外的区域上形成注入阻挡层。
[0021]优选的，所述注入阻挡层为光刻胶层。
[0022]优选的，所述进行离子注入之后，还包括:
[0023]去除所述注入阻挡层。
[0024]优选的，所述金属电极层为铝电极层。
[0025]一种逆导IGBT器件，采用上述方法形成的逆导IGBT器件。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0027]本发明中的逆导IGBT器件的制作方法，通过离子注入对FRD元胞区进行少子寿命控制，从而提高器件的性能。并且，在IGBT元胞区形成铜电极层，由于该铜电极层作为IGBT元胞区的金属电极的同时，还能够作为离子注入过程中的阻挡层，保护IGBT元胞区的半导体结构不受离子注入的影响，从而实现了在对FRD元胞区进行少子寿命控制的同时，不影响IGBT元胞区的少子寿命，进一步提高器件的性能。并且，采用铜金属层作为IGBT金属电极，进一步增加了器件的稳定性。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是现有技术的逆导型IGBT结构俯视图；
[0030]图2是本发明的逆导IGBT器件的制作方法流程示意图；
[0031]图3是本发明实施例一的逆导IGBT器件的制作方法流程示意图；
[0032]图4是本发明实施例一的半导体结构的立体图和部分放大剖面图；
[0033]图5是本发明实施例二的逆导IGBT器件的剖面图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]如【背景技术】所述，现有的逆导型IGBT器件性能有待进一步的提高。
[0036]发明人发现，现有结构的逆导IGBT器件，在一个半导体结构内包含了 IGBT部分和FRD部分，且IGBT部分和FRD部分分别位于不同的位置，而FRD部分的少子寿命直接影响FRD的载流子的复合特性。为使FRD部分的性能得到提升，需要对FRD部分进行少子寿命控制。但是，通过辐照或离子注入等手段控制载流子的少子寿命的同时，也会影响IGBT部分载流子的少子寿命，从而导致IGBT导通压降过大，影响IGBT的性能。
[0037]发明人经过分析后认为，可以采用离子注入的方式对逆导IGBT器件FRD部分进行少子寿命控制。其中，通过在IGBT区域设置阻挡层，避免IGBT区域的少子寿命收到影响。然而，采用该方式的工艺复杂度高，工艺成本也大大增加。
[0038]而发明人通过对现有逆导型IGBT器件的制作工艺进行分析研究后发现，现有IGBT区域的上表面的设置有金属电极层，如果采用较厚的铜层作为该金属电极层，可以作为阻挡层阻止离子注入工艺中的离子进入IGBT区域，从而在原有工艺步骤的基础上实现对逆导IGBT器件FRD部分进行少子寿命控制，而不影响IGBT区域的少子寿命。
[0039]基于此，本发明提出一种逆导IGBT器件的制作方法，如图2所示，包括:
[0040]步骤S101:基于包括相互分离的IGBT元胞区和快速恢复二极管元胞区的半导体结构，在所述IGBT元胞区的上表面形成铜电极层；
[0041]步骤S102:以所述铜电极层为阻挡层，对所述半导体结构进行离子注入，所述离子注入用于所述FRD元胞区的少子寿命控制；
[0042]步骤S103:在所述FRD元胞区的上表面形成金属电极层，所述金属电极层电连接所述IGBT元胞区上表面的铜电极层。
[0043]具体的，所述IGBT元胞区包含有IGBT的各个功能区，包括源区、集电区、栅区、体区、漂移区等本领域熟知的IGBT功能区，所述FRD元胞区包含有FRD的本领域熟知的功能区。只是，所述IGBT元胞区和所述FRD元胞区不包括位于半导体结构上表面的金属电极。
[0044]在步骤S101中，所述铜电极层包括形成于所述半导体结构上表面的发射极电极层和栅电极层，所述形成铜电极层的方法可以包括传统大马士革工艺或者中国专利公开号为CN103165524A的制备工艺等
[0045]在步骤S102中，所述铜电极层为IGBT元胞区的阻挡层，用于阻挡离子注入对IGBT元胞区的影响。
[0046]在步骤S103中，在所述FRD元胞区的上表面形成的金属电极层，可以为铝、铜、银等金属，用于作为FRD元胞区上的电极层，所述电极层可以通过直接接触、引线接触等方式实现与所述IGBT元胞区上表面的铜电极层的电连接。
[0047]本发明中的逆导IGBT器件的制作方法，通过离子注入对FRD元胞区进行少子寿命控制，从而提高了器件的性能。同时，在IGBT元胞区形成铜电极层，由于该铜电极层作为IGBT元胞区的金属电极的同时，还能够作为离子注入过程中的阻挡层，保护IGBT元胞区的半导体结构不受离子注入的影响，从而实现了在对FRD元胞区进行少子寿命控制的同时，不影响IGBT元胞区的少子寿命，进一步提高器件的性能。并且，采用铜金属层作为IGBT金属电极，进一步增加了器件的稳定性。
[0048]以上是本发明的中心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]实施例一
[0050]本实施例提供一种逆导IGBT器件的制作方法，请参考图3所示的本实施例半导体结构的掺杂方法流程示意图，包括:
[0051]步骤S201:基于包括相互分离的IGBT元胞区和快速恢复二极管元胞区的半导体结构，在所述IGBT元胞区的上表面形成铜电极层；
[0052]步骤S202:在所述半导体结构上的IGBT元胞区和FRD元胞区之外的区域上形成注入阻挡层；
[0053]步骤S203:以所述铜电极层为阻挡层，对所述半导体结构进行离子注入，所述离子注入用于所述FRD元胞区的少子寿命控制；
[0054]步骤S204:去除所述注入阻挡层；
[0055]步骤S205:在所述FRD元胞区的上表面形成金属电极层，所述金属电极层电连接所述IGBT元胞区上表面的铜电极层。
[0056]具体的，在步骤S201中，所述半导体结构包括相互分离的IGBT元胞区和FRD元胞区，其中，所述FRD元胞区围绕所述IGBT元胞区的侧面；具体的，所述半导体结构为已经形成了 IGBT器件在半导体基底及外延层上的各功能区和IGBT的栅区，以及FRD器件在半导体基底及外延层上的各功能区。
[0057]具体的，所述半导体结构的立体图和部分区域的剖面图如图4所示，包括IGBT元胞区210和围绕所述IGBT元胞区的FRD元胞区220 ;其中，沿图中Y轴线的剖面可以看出，