IGBT器件的制备方法及IGBT器件与流程

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)器件的制备方法及igbt器件。

背景技术：

igbt器件是由双极性晶体管(bipolarjunctiontransistor，bjt)器件和金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)器件组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，其具有mosfet器件的高输入阻抗和电力晶体管(gianttransistor，gtr)器件的低导通压降的优点。作为新能源电力电子产品中的核心器件，igbt器件近年来由传统产品领域(例如白色家电、工业变频、焊机等领域)向新型产品领域(例如新能源汽车领域)转变。

参考图1，其示出了相关技术中提供的igbt器件的剖面示意图，如图1所示，基底110的下方形成有底层金属层120，基底110的上方形成有层间介质130，基底110中形成有沟槽型栅极140和场截止层101，其中，沟槽型栅极140的顶部与层间介质130连接，场截止层101的底部与底层金属层120连接。

相关技术中提供的igbt器件，其场截止层101的厚度h1较小，通常小于10微米，从而导致电场的截止深度较浅，器件的击穿电压较低。

技术实现要素：

本申请提供了一种igbt器件的制备方法及igbt器件，可以解决相关技术中提供的igbt器件由于场截止层层的厚度较低，从而导致电场的截止深度较浅，器件的击穿电压较低的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种igbt器件的制备方法，包括：

提供一衬底，所述衬底中形成有深槽型栅极，所述衬底的上表面形成有层间介质，所述层间介质上形成有顶层金属层，所述深槽型栅极的顶端与所述层间介质连接；

对所述衬底的下表面依次进行硼(b)离子注入和氢(h)元素注入，形成截止缓冲层，所述截止缓冲层的厚度大于10微米(μm)；

在所述衬底的下表面上形成底层金属层。

可选的，所述对所述衬底的下表面依次进行硼(b)离子注入和氢元素注入，包括：

对所述衬底的下表面进行硼离子注入后，进行第一次退火处理；

对所述衬底的下表面进行至少两次氢元素注入后，进行第二次退火处理。

可选的，所述进行第二次退火处理的温度为200摄氏度(℃)至500摄氏度。

可选的，所述进行第二次退火处理，包括：

通过扩散退火工艺进行所述第二次退火处理。

可选的，所述进行第一次退火处理，包括：

通过激光退火工艺进行所述第一次退火处理。

可选的，所述对所述衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入之前，还包括：

对所述衬底的下表面进行研磨处理。

可选的，所述对所述衬底的下表面进行研磨处理之后，还包括：

通过湿法刻蚀工艺对所述衬底的下表面进行处理。

可选的，所述在所述衬底的下表面上形成底层金属层之前，还包括：

通过湿法刻蚀工艺对所述衬底的下表面进行处理。

另一方面，本申请实施例提供了一种igbt器件，包括：

衬底，所述衬底中形成有深槽型栅极，所述衬底的底部形成有截止缓冲层，所述截止缓冲层的厚度大于10微米，所述截止缓冲层通过对所述衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入后形成；

层间介质，所述层间介质形成于所述衬底的上表面，所述深槽型栅极的顶端与所述层间介质连接；

顶层金属层，所述顶层金属层形成于所述层间介质上；

底层金属层，所述底层金属层形成于所述衬底的下表面。

可选的，所述顶层金属层包括铝铜、铝硅铜或者铝硅。

本申请技术方案，至少包括如下优点：

通过对igbt器件的衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入，形成截止缓冲层，该截止缓冲层的厚度大于10微米，提高了截至缓冲层的厚度，从而提高了电场的截止深度，进而提高了器件的击穿电压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中提供的igbt器件的剖面示意图；

图2是本申请一个示例性实施例提供的igbt器件的制备方法的流程图；

图3和图4是本申请一个示例性实施例提供的igbt器件的制备流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考图2，其示出了本申请一个示例性实施例提供的igbt器件的制备方法的流程图，该方法包括：

步骤201，提供一衬底，衬底中形成有深槽型栅极，衬底的上表面形成有层间介质，层间介质上形成有顶层金属层，深槽型栅极的顶端与层间介质连接。

步骤202，对衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入，形成截止缓冲层，截止缓冲层的厚度大于10微米。

参考图3，其示出了对衬底310下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入后形成截止缓冲层301的剖面示意图。示例性的，如图3所示，衬底310中形成有深槽型栅极340，衬底310的上表面形成有层间介质330，层间介质330上形成有顶层金属层350，深槽型栅极340的顶端与层间介质330连接。

其中，截止缓冲层301的厚度h2大于10微米；层间介质330可包括低介电常数(low-k)材料，该低介电常数材料可以是介电常数k小于4的材料，例如二氧化硅(sio2)；顶层金属层350可包括铝铜、铝硅铜或者铝硅，顶层金属层350的厚度可以0.3微米至1.2微米。

可选的，步骤202中，“对衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入”包括但不限于：对衬底310的下表面进行硼离子注入后，进行第一次退火处理；对衬底310的下表面进行至少两次氢元素注入后，进行第二次退火处理。通过至少两次的氢注入，能够实现衬底310中不同梯度的氢元素分布，实现对igbt开关器件的软度的优化。

示例性的，可对衬底310的下表面进行三次氢元素，每次氢元素注入的剂量为0.7×10¹⁴每平方厘米至1.5×10¹⁵每平方厘米；或者，可对衬底310的下表面进行四次氢元素，每次氢元素注入的剂量为0.7×10¹⁴每平方厘米至1.5×10¹⁵每平方厘米。

可选的，上述步骤中，可通过激光退火工艺进行第一次退火处理，激光退火的能量可以是1毫焦至3毫焦，激光退火的时间可以是0.5微秒至5微秒。

可选的，上述步骤中，可通过扩散退火工艺进行第二次退火处理；可选的，进行第二次退火处理的温度可以是200摄氏度至500摄氏度。

可选的，在步骤202之前，还包括：对衬底310的下表面进行研磨(grinding)处理；通过湿法刻蚀工艺对研磨处理减薄后的衬底310的下表面进行刻蚀处理。

步骤203，在衬底的下表面上形成底层金属层。

参考图4，其示出了在衬底310的下表面形成底层金属层320的剖面示意图。示例性的，可通过物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)工艺在衬底310的下表面沉积金属形成底层金属层320。可选的，在步骤203之前，还包括：通过湿法刻蚀工艺对衬底310的下表面进行处理。

综上所述，本申请实施例中，通过对igbt器件的衬底的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入，形成截止缓冲层，该截止缓冲层的厚度大于10微米，提高了截至缓冲层的厚度，从而提高了电场的截止深度，进而提高了器件的击穿电压。

参考图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的igbt器件的剖面示意图，该igbt器件可通过上述实施例提供的方法进行制备，该器件包括：

衬底310，其中形成有深槽型栅极340，其底部形成有截止缓冲层301，截止缓冲层301的厚度大于10微米，该截止缓冲层301通过对衬底310的下表面依次进行硼离子注入和氢元素注入后形成。

层间介质330，其形成于衬底310的上表面，深槽型栅极340的顶端与层间介质330连接。可选的，层间介质330可包括低介电常数(low-k)材料，该低介电常数材料可以是介电常数k小于4的材料，例如二氧化硅(sio2)。

顶层金属层350，其形成于层间介质330上。可选的，顶层金属层350可包括铝铜、铝硅铜或者铝硅，顶层金属层350的厚度可以0.3微米至1.2微米。

底层金属层320，其形成于衬底310的下表面。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。