9与N型缓冲层2的深度与浓度形貌。
[0065]然后，按照常规工艺，完成背面金属化工艺，形成背面集电极的金属接触(如图6所示)。
[0066]实施例2
[0067]本实施例中的有效降低功耗的平面(Planar)栅场终止型IGBT器件的制作方法，包括步骤:
[0068]I)按照常规工艺进行IGBT的正面工艺
[0069]准备一片气相掺杂或者中子辐照的轻掺杂衬底材料，该衬底材料根据不同的IGBT器件耐压要求选择不同的掺杂浓度或者电阻率。对衬底材料进行正面IGBT工艺的制作，主要工艺包括:耐压环与场版的制作、平面栅极的制作、导通沟道以及P型层的制作、发射极或者源区的制作、正面接触孔、金属、钝化层的制作(如图7所示)；
[0070]2)在完成IGBT的正面工艺后，将晶圆反转，对晶圆的背面进行减薄(如图8所示)，并且进行背面硅腐蚀，使得背面表面平整，其中，减薄厚度根据不同的耐压等级决定；
[0071]然后，通过对减薄的背面进行高能量的施主杂质离子注入掺杂，形成作为场终止作用的N型缓冲层2 (如图9所示)；
[0072]其中，施主杂质离子注入的条件如下:
[0073]注入次数可为一次以上(如一次或两次)；注入的离子可为磷；注入能量为400?500KeV ;注入剂量记为 M，该 M 的范围为:3 X 111CnT2 ^ M ^ I X 113CnT2 ；
[0074]本步骤中，进行施主杂质离子注入掺杂后，还需进行激光退火，其中，激光退火的条件如下:
[0075]通过两束激光交替照射进行，激光波长500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,两束激光的延迟时间为0.5?1.6微秒。
[0076]激光退火后的N型缓冲层的浓度不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型衬底(N-base区)浓度。
[0077]例如，该N型缓冲层2的注入能量采用450KeV的注入可形成2 μ m的结深。
[0078]该N型缓冲层2的形貌根据不同IGBT器件应用的要求以及成本方面的考虑，可以通过一次或两次注入形成，具体如下:
[0079]1、一次注入可形成深度在0.2?1.0ym之间的、满足不低于IXlO15Cnr3且需要大于15倍的N型衬底(N-base区)浓度要求的浓度、并且浓度变化不超过10%的N型缓冲层2;以及
[0080]深度在1.0?2.0 μ m之间的、由1.0 μ m处的浓度满足不低于I X 1015cm_3且大于15倍的N-base区浓度的要求降低到2.0 μ m处的浓度等于N-base区浓度的N型缓冲层2。
[0081]I1、两次注入可形成深度在0.2?0.4μπι之间的、由0.2μπι处的满足不低于I X 116CnT3的要求的浓度升高到0.4 μ m处的浓度超过2倍的0.8 μ m处的浓度的N型缓冲层2 ;和
[0082]深度在0.4?1.7 μ m之间的、由0.4 μ m处的浓度满足超过2倍的0.8 μ m处的浓度的要求且0.8 μ m处的浓度满足不低于I X 116CnT3的要求降低到1.7 μ m处的浓度满足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base区浓度的要求的N型缓冲层2;以及
[0083]深度在1.7?2.0 μ m之间的、由1.7 μ m处的浓度满足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base区浓度的要求降低到2.0 μ m处的浓度等于N_base区浓度的N型缓冲层2。
[0084]3)对背面进行低能量的受主杂质离子注入掺杂，形成深度为0.15?0.3 μ m的P型集电极层9 (如图10所示)；
[0085]其中，受主杂质离子注入的条件如下:
[0086]注入次数为一次注入；注入的离子可为硼或者二氟化硼；注入能量为10?30KeV ；注入剂量记为Y，该Y的范围为:5X 112CnT2 ^ Y ^ 1父1014011_2，即注入的浓度范围(表面的浓度范围)控制在2 X 116CnT3?2 X 118CnT3之间且不低于10倍的N型缓冲层2的浓度，并且至0.15?0.3 μ m的PN结交界处，浓度达到最低点。
[0087]4)对背面进行激光退火12，激活背面注入的N型缓冲层与P型集电极层(如图11所示)。
[0088]其中，激光退火12的条件如下:
[0089]通过两束激光交替照射进行，激光波长500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,两束激光的延迟时间为0.5?1.6微秒。
[0090]通过该激光退火12工艺的调节控制和P型集电极层9与N型缓冲层2注入工艺的调节控制，得到如前描述的P型集电极层9与N型缓冲层2的深度与浓度形貌。
[0091]然后，按照常规工艺，完成背面金属化工艺，形成背面集电极的金属接触(如图12所示)。
[0092]另外，按照上述实施例得到的背面P型集电极层9与场终止作用的N型缓冲层2的SRP形貌示意图，如图13所示。图13适用于实施例1与实施例例2 ;横轴为从背面向内的P型集电极与N型缓冲层的深度，纵轴为P型集电极与N型缓冲层的浓度分布，具体如下:
[0093](I)A线表示:一次硼注入+两次磷注入的一个实例，其N型缓冲层满足深度在0.2?0.4μπι之间的、由0.2μπι处的满足不低于IXlO16Cnr3的要求的浓度升高到0.4 μ m处的浓度超过2倍的0.8 μ m处的浓度的N型缓冲层2 ;和深度在0.4?1.7 μ m之间的、由
0.4 μ m处的浓度满足超过2倍的0.8 μ m处的浓度的要求且0.8 μ m处的浓度满足不低于I X 116CnT3的要求降低到1.7 μ m处的浓度满足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base区浓度的要求的N型缓冲层2 ;以及深度在1.7?2.Ομπι之间的、由
1.7 μ m处的浓度满足不高于I X 116CnT3且不低于I X 1015cm_3且大于15倍的N-base区浓度的要求降低到2.0 μ m处的浓度等于N-base区浓度的N型缓冲层2 ;其P型集电极满足注入的浓度范围(表面的浓度范围)控制在2X 116CnT3?2X 118CnT3之间且不低于10倍的N型缓冲层2的浓度，并且至0.15?0.3 μ m的PN结交界处，浓度达到最低点。
[0094](2) B线表示:一次硼注入+ —次磷注入的一个实例，其N型缓冲层满足深度在0.2?1.0 μ m之间的、满足不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型衬底(N-base区)浓度要求的浓度、并且浓度变化不超过10%的N型缓冲层2 ；以及，深度在1.0?2.0 μ m之间的、由1.Ομπι处的浓度满足不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base区浓度的要求降低到2.0 μ m处的浓度等于N-base区浓度的N型缓冲层2 ;其P型集电极满足注入的浓度范围(表面的浓度范围)控制在2 X 116CnT3?2 X 118CnT3之间且不低于10倍的N型缓冲层2的浓度，并且至0.15?0.3 μ m的PN结交界处，浓度达到最低点。
[0095]本发明通过注入与背面激光退火形成用于做FS的N型缓冲层与用于做集电极的P型层的结构形貌以及工艺制作方法，大大的降低了 IGBT器件的功耗，并且节省了芯片的面积，即缩小器件尺寸，实现了 IGBT器件的更高的性能和优化了 IGBT器件性能，并且缩减了成本。
【主权项】
1.一种降低功耗的绝缘栅双极晶体管IGBT器件的制作方法，其特征在于，包括步骤: 1)在完成绝缘栅双极晶体管IGBT的正面工艺后，对晶圆的背面进行减薄，然后，通过对减薄的背面进行施主杂质离子注入掺杂，形成作为场终止作用的N型缓冲层； 2)对背面进行受主杂质离子注入掺杂，形成P型集电极层； 3)对背面进行激光退火，激活背面注入的N型缓冲层与P型集电极层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤I)中，施主杂质离子注入的条件如下: 注入次数为一次以上；注入的离子包括:磷；注入能量为400?500KeV ;注入剂量记为M，该 M 的范围为:3 X 111CnT2 ^ M ^ IX1iW20
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤I)中，进行施主杂质离子注入掺杂后，还需进行激光退火，其中，激光退火的条件如下: 通过两束激光交替照射进行，激光波长500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,两束激光的延迟时间为0.5?1.6微秒。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述激光退火后的N型缓冲层的浓度不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型衬底浓度。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤I)中，进行一次施主杂质离子注入和激光退火，形成N型缓冲层注入时，形成深度在0.2?1.0 μ m之间的且浓度变化不超过10%的N型缓冲层以及形成深度在1.0?2.0 μ m之间的且2.0 μ m处的浓度等于N型衬底浓度的N型缓冲层； 进行二次施主杂质离子注入和激光退火，形成N型缓冲层注入时，形成深度在0.2?0.4μπι之间的且在0.4μπι处的浓度超过2倍的0.8μπι处的浓度的N型缓冲层、深度在0.4?1.7 μ m之间的且在1.7 μ m处的浓度满足不高于I X 116CnT3的N型缓冲层；以及深度在1.7?2.0 μ m之间的且2.0 μ m处的浓度等于N型衬底浓度的N型缓冲层。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤2)中，受主杂质离子注入的条件如下: 注入次数为一次注入；注入的离子包括:硼或者二氟化硼；注入能量为10?30KeV ;注入剂量记为Y，该Y的范围为:5 X 112CnT2 ^ Y ^ IXlO1W20
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:所述注入的浓度范围控制在2X 116cnT3?2 X 11W3之间且不低于10倍的N型缓冲层的浓度，并且至0.15?0.3 μ m的PN结交界处，浓度达到最低点。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤2)中，P型集电极层的深度为0.15 ?0.3 μ m。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤3)中，激光退火的条件如下: 通过两束激光交替照射进行，激光波长500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,两束激光的延迟时间为0.5?1.6微秒。
【专利摘要】本发明公开了一种有效降低功耗的IGBT器件的制作方法，包括：1）在完成IGBT的正面工艺后，对晶圆的背面进行减薄，然后，通过对减薄的背面进行施主杂质离子注入掺杂，形成作为场终止作用的N型缓冲层；2）对背面进行受主杂质离子注入掺杂，形成P型集电极层；3）对背面进行激光退火，激活背面注入的N型缓冲层与P型集电极层。本发明在保证耐压等参数的基础上实现了更薄的N-base区，从而降低了器件的导通压降，实现了其耐压与导通压降的更佳的“优值”匹配，并且由于其电流密度的提高，使得其器件尺寸可以相应的缩小，实现了其成本的降低。
【IPC分类】H01L21-331
【公开号】CN104716040
【申请号】CN201310684374
【发明人】李娜
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月13日