專(zhuān)利名稱(chēng)：逆導(dǎo)igbt器件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，尤其是一種逆導(dǎo)IGBT器件及制造方法，屬于IGBT技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
IGBT為絕緣柵型雙極晶體管的首字母簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種壓控型功率器件，作為高壓開(kāi)關(guān)被普遍應(yīng)用。傳統(tǒng)的IGBT在承受反壓時(shí)，集電結(jié)反偏而不能導(dǎo)通。逆導(dǎo)型IGBT就是當(dāng)IGBT承受反壓時(shí)，可以允許電流從發(fā)射極流向集電極。逆導(dǎo)型IGBT的思想節(jié)省了芯片面積、封裝、測(cè)試費(fèi)用，降低了器件成本。此外，它還具有低的損耗、良好的SOA (面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，service-oriented architecture)特性、正的溫度系數(shù)，以及良好的軟關(guān)斷特性、短路特性 以及良好的功率循環(huán)特性。在實(shí)際的應(yīng)用中，IGBT多用于驅(qū)動(dòng)感性的負(fù)載。為了在IGBT關(guān)斷后為感性負(fù)載提供泄放電流回路，通常在IGBT旁邊反并聯(lián)一個(gè)FRD (快恢復(fù)二極管)。實(shí)際上，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的IGBT單管及模塊，多是由IGBT芯片與FRD芯片一起封裝制成的。但是這種方式一方面成本比較高，一方面系統(tǒng)的可靠性相對(duì)較差。逆導(dǎo)型IGBT就是把IGBT芯片和FRD芯片集成到一個(gè)芯片里。在常規(guī)的逆導(dǎo)型IGBT制備工藝中，首先是正面工藝，包括氧化、離子注入、曝光、淀積和刻蝕等形成正面的PN結(jié)、柵電極和發(fā)射極圖形。然后是背面的減薄工藝和背面的離子注入，常規(guī)的IGBT背面都是P型參雜的，而逆導(dǎo)型IGBT是部分P型參雜，部分N型參雜的。在這種方法中，背面退火溫度受正面金屬Al電極能承受的最高溫度的限制，一般集電極層的最高退火溫度小于500°C。這種方法背面雜質(zhì)的激活率較低，一般小于10%。激光退火可以避免此限制獲得高的雜質(zhì)激活率，然而需要昂貴的設(shè)備。和Si不同，雜質(zhì)在Ge中具有較低的激活溫度，一般在300°C到550°C即可完全激活。而且Ge材料和現(xiàn)有的IGBT制備工藝兼容，不存在沾污的問(wèn)題。在專(zhuān)利US20100327314中，提出了一種采用Ge/Al作為IGBT集電極的方法，在該專(zhuān)利中，在背面研磨和腐蝕后，淀積一層Ge薄膜和Al薄膜，然后在300°C到450°C溫度下退火使得Al擴(kuò)散到Ge中作為P型雜質(zhì)。Al在Ge中的摻雜濃度的范圍為IO18 1021/cm3。這種方法可以降低制備的難度，并改善IGBT的開(kāi)關(guān)特性。但該種方法由于需要背面金屬的刻蝕，如果用濕法腐蝕的話會(huì)腐蝕到正面的金屬，所以只能用干法刻蝕的方法，對(duì)工藝要求比較聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種逆導(dǎo)IGBT器件及制造方法，實(shí)現(xiàn)了在較低溫度獲得較高的雜質(zhì)激活率。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述逆導(dǎo)IGBT器件，在所述逆導(dǎo)IGBT器件的截面上，包括第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)具有相互平行的正面和背面；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)，第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸，且第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的延伸距離小于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的厚度；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的上部，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)通過(guò)位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面上的柵氧化層以及位于柵氧化層下方的第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)相隔離；所述柵氧化層位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面的中心區(qū)，分別與兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)相接觸，并與兩側(cè)第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)相鄰的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸；在所述柵氧化層上設(shè)有多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面中心區(qū)的外圈，第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)環(huán)繞多晶柵和柵氧化層；在所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上設(shè)有發(fā)射極，發(fā)射極與第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)和該第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸，在多晶柵上設(shè)有柵電極；其特征是在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的一側(cè)；在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面淀積有第一集電金屬區(qū)，第一集電金屬區(qū)的一面覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)，第一集電金屬區(qū)的另一面上淀積有第二集電金屬區(qū)，第二集電金屬區(qū)覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)。 所述第一集電金屬區(qū)是由Ge淀積形成的金屬薄膜。所述第二集電金屬區(qū)為Al/Ti/Ni/Ag多層金屬。所述第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度。所述第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的濃度大于第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的濃度。所述第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度。所述發(fā)射極和柵電極相隔離。本發(fā)明所述逆導(dǎo)IGBT器件結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是，采用如下制作過(guò)程
(1)提供具有正面和背面的第一導(dǎo)電類(lèi)型半導(dǎo)體基板，在第一導(dǎo)電類(lèi)型半導(dǎo)體基板的正面與背面之間為第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)，在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面干氧氧化生長(zhǎng)成一層?xùn)叛趸瘜樱?br> (2)在低溫爐管內(nèi)于柵氧化層的上表面生長(zhǎng)一層多晶層并利用光刻腐蝕出柵極形狀，得到位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面中心的柵氧化層和位于柵氧化層上的多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致；
(3)在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面、環(huán)繞多晶柵和柵氧化層的區(qū)域中自對(duì)準(zhǔn)注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，得到第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸，且第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的延伸距離小于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的厚度，在截面上，柵氧化層與兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)相接觸；
(4)在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面光刻出第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的注入窗口，然后注入第一導(dǎo)電類(lèi)型離子，退火后在第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度，在截面上，柵氧化層與相鄰兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)相鄰的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸；
(5)在上述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面進(jìn)行金屬連線制作，先在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面淀積一層金屬，然后用光刻腐蝕工藝腐蝕出Al的連線形貌，在多晶柵上形成柵電極，在第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上形成發(fā)射極，發(fā)射極與第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)和該第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸，發(fā)射極和柵電極不相接觸；
(6)將上述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面進(jìn)行減薄至所需厚度，然后在第一導(dǎo)致電類(lèi)型漂移區(qū)的背面注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，得到第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)；接著在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面外延或淀積一層Ge金屬薄膜，接著在該Ge金屬薄膜表面注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，得到第一集電金屬區(qū)； (7)在上述第一集電金屬區(qū)的外表面旋涂一層光刻膠并選擇性地曝光顯影，露出需要離子注入的區(qū)域；
(8)向注入離子的區(qū)域中注入第一導(dǎo)電類(lèi)型離子形成第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的一側(cè)；再進(jìn)行低溫激活，溫度為300 500°C，時(shí)間為10 120秒；
(9)去除第一集電金屬區(qū)外表面的光刻膠,在第一集電金屬區(qū)的外表面蒸發(fā)形成Al/Ti/Ni/Ag多層金屬，得到第二集電金屬區(qū)，第二集電金屬區(qū)覆蓋住第一集電金屬區(qū)和N+集電摻雜區(qū)；最后將N-漂移區(qū)的背面進(jìn)行退火處理。所述柵氧化層的厚度為1000A。所述步驟(5)中，淀積的金屬厚度為4 μ m，淀積的金屬為Al。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用離子注入，具有精確的雜質(zhì)濃度控制；(2)本發(fā)明采用Ge作為第一集電金屬區(qū)的材料，在Ge/Si界面處具有大的P型摻雜濃度；(3)低溫的雜質(zhì)激活，在400°C下雜質(zhì)即可完全激活；(4) p-Ge具有更高的載流子遷移率，并且P-Ge具有更低的接觸勢(shì)壘，因此IGBT具有更低的導(dǎo)通壓降；(5)集電極透明度的控制，Ge具有更小的少數(shù)載流子壽命，在背面PN結(jié)正偏時(shí)，從N-基板注入到p-Ge中的載流子能夠更快的復(fù)合，因此IGBT具有更快的關(guān)斷速度。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2 圖10為本發(fā)明所述制造方法的具體工藝實(shí)施剖視圖，其中
圖2為得到柵氧化層后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為得到多晶柵后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4為得到第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖5為得到第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖6為得到發(fā)射極和柵電極后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖7為得到第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一集電金屬區(qū)的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖8為光刻膠曝光顯影后的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖9為得到第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖10為得到第二集電金屬區(qū)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖I 圖10所示以N型IGBT器件為例，本發(fā)明包括N-漂移區(qū)I、柵氧化層2、多晶柵3、發(fā)射極4、柵電極5、P型基區(qū)6、N+發(fā)射區(qū)7、第一集電金屬區(qū)8、N+集電摻雜區(qū)9、第二集電金屬區(qū)10、P+集電區(qū)11。如圖I、圖10所示，在所述IGBT器件的截面上，半導(dǎo)體基板包括N-漂移區(qū)1，N_漂移區(qū)I具有相互平行的正面和背面；所述N-漂移區(qū)I內(nèi)設(shè)有P型基區(qū)6，P型基區(qū)6由N-漂移區(qū)I的正面向背面方向延伸，且P型基區(qū)6的延伸距離小于N-漂移區(qū)I的厚度；所述P型基區(qū)6內(nèi)設(shè)有N+發(fā)射區(qū)7，N+發(fā)射區(qū)7位于P型基區(qū)6的上部，N+發(fā)射區(qū)7由N-漂移區(qū)I的正面向背面方向延伸，N+發(fā)射區(qū)7的濃度大于N-漂移區(qū)I的濃度；所述N-漂移區(qū)I內(nèi)的P型基區(qū)6通過(guò)位于N-漂移區(qū)I正面上的柵氧化層2以及位于柵氧化層2下方的N-漂移區(qū)I相隔離；所述柵氧化層2位于N-漂移區(qū)I正面的中心區(qū)，分別與兩側(cè)的P型基區(qū)6相接觸，并與兩側(cè)P型基區(qū)6內(nèi)相鄰的N+發(fā)射區(qū)7相接觸；在所述柵氧化層2上設(shè)有多晶柵3，多晶柵3的形狀與柵氧化層2的形狀相一致；所述P型基區(qū)6位于N-漂移區(qū)I正面中心區(qū)的外圈，P型基區(qū)6環(huán)繞多晶柵3和柵氧化層2 ;在所述P型基區(qū)6上設(shè)有發(fā)射極4，發(fā)射極4與P型基區(qū)6和該P(yáng)型基區(qū)6內(nèi)的N+發(fā)射區(qū)7相接觸，在多晶柵3上設(shè)有柵電 極5，發(fā)射極4和柵電極5不相接觸；在所述N-漂移區(qū)I的背面注入B離子形成P+集電區(qū)11，P+集電區(qū)10的濃度大于P型基區(qū)6的濃度；在所述P+集電區(qū)11的一側(cè)注入P離子形成N+集電摻雜區(qū)9，N+集電摻雜區(qū)9的濃度大于N-漂移區(qū)I的濃度；在所述N-漂移區(qū)I的背面淀積有第一集電金屬區(qū)8,第一集電金屬區(qū)8的一面覆蓋P+集電區(qū)11，第一集電金屬區(qū)8的另一面上淀積有第二集電金屬區(qū)10，第二集電金屬區(qū)10覆蓋P+集電區(qū)11和N+集電摻雜區(qū)9 ;
所述第一集電金屬區(qū)8是由Ge淀積形成的金屬薄膜；所述第二集電金屬區(qū)10為Al/Ti/Ni/Ag多層金屬；本發(fā)明采用Ge材料作為N-漂移區(qū)I背面的第一集電金屬區(qū)8的材料，可以在低溫下獲得較高的雜質(zhì)激活率，因?yàn)殡s質(zhì)B和P在Ge中具有較低的激活溫度，一般在300°C到550°C即可完全激活。如圖2 圖10所示，上述結(jié)構(gòu)的IGBT器件的制造過(guò)程如下
(1)如圖2所示，提供具有正面和背面的N型半導(dǎo)體基板12，在N型半導(dǎo)體基板12的正面與背面之間為N-漂移區(qū)1，在N-漂移區(qū)I的正面干氧氧化生長(zhǎng)成一層厚度1000A的柵氧化層2，柵氧化層2是十分致密的氧化層；
(2)如圖3所示，在低溫爐管內(nèi)于柵氧化層2的上表面生長(zhǎng)一層多晶層并利用光刻腐蝕出柵極形狀，得到位于N-漂移區(qū)I正面中心的柵氧化層2和位于柵氧化層2上的多晶柵3，多晶柵3的形狀與柵氧化層2的形狀相一致；
(3)如圖4所示，在N-漂移區(qū)I的正面、環(huán)繞多晶柵3和柵氧化層2的區(qū)域中自對(duì)準(zhǔn)注入B離子，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，得到P型基區(qū)6 ;所述P型基區(qū)6由N-漂移區(qū)I的正面向背面方向延伸，且P型基區(qū)6的延伸距離小于N-漂移區(qū)I的厚度，在截面上，柵氧化層2與兩側(cè)的P型基區(qū)6相接觸；
(4)如圖5所示，在N-漂移區(qū)I的正面光刻出N+發(fā)射區(qū)7的注入窗口，然后進(jìn)行高濃度As離子注入，退火后在P型基區(qū)6內(nèi)形成N+發(fā)射區(qū)7，N+發(fā)射區(qū)7的濃度大于N-漂移區(qū)I的濃度，在截面上，柵氧化層2與相鄰兩側(cè)的P型基區(qū)6內(nèi)相鄰的N+發(fā)射區(qū)7相接觸；
(5)如圖6所示，在上述N-漂移區(qū)I的正面進(jìn)行金屬連線制作，先在N-漂移區(qū)I的正面淀積一層4 μ m厚的Al，然后用光刻腐蝕工藝腐蝕出Al的連線形貌，在多晶柵3上形成柵電極5，在P型基區(qū)6上形成發(fā)射極4，發(fā)射極4與P型基區(qū)6和該P(yáng)型基區(qū)6內(nèi)的N+發(fā)射區(qū)7相接觸，發(fā)射極4和柵電極5不相接觸；
(6)如圖7所示，將上述N-漂移區(qū)I的背面進(jìn)行減薄至所需厚度，然后在N-漂移區(qū)I的背面注入B離子，得到P+集電區(qū)11 ;接著在N-漂移區(qū)I的背面外延或淀積一層Ge金屬薄膜，接著在該Ge金屬薄膜表面注入B離子，得到第一集電金屬區(qū)8 ;在Ge金屬薄膜表面注入B離子，從而在Ge/Si界面處具有P型摻雜；
(7)如圖8所示，在上述第一集電金屬區(qū)8的外表面旋涂一層光刻膠13并選擇性地曝光顯影，露出需要離子注入的區(qū)域；
(8)如圖9所示，向注入離子的區(qū)域中注入P離子形成N+集電摻雜區(qū)9，N+集電摻雜區(qū)9的濃度大于N-漂移區(qū)I的濃度，N+集電摻雜區(qū)9位于P+集電區(qū)11的一側(cè)；再進(jìn)行低 溫激活，溫度為300 500°C，時(shí)間為10 120秒；
(9)如圖10所不,去除第一集電金屬區(qū)8外表面的光刻膠,在第一集電金屬區(qū)8的外表面蒸發(fā)形成Al/Ti/Ni/Ag多層金屬，得到第二集電金屬區(qū)10，第二集電金屬區(qū)10覆蓋住第一集電金屬區(qū)8和N+集電摻雜區(qū)9 ;最后將N-漂移區(qū)I的背面進(jìn)行退火處理。
權(quán)利要求
1.一種逆導(dǎo)IGBT器件，在所述逆導(dǎo)IGBT器件的截面上，包括包括第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)具有相互平行的正面和背面；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)，第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸，且第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的延伸距離小于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的厚度；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的上部，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)通過(guò)位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面上的柵氧化層以及位于柵氧化層下方的第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)相隔離；所述柵氧化層位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面的中心區(qū)，分別與兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)相接觸，并與兩側(cè)第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)相鄰的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸；在所述柵氧化層上設(shè)有多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面中心區(qū)的外圈，第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)環(huán)繞多晶柵和柵氧化層；在所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上設(shè)有發(fā)射極，發(fā)射極與第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)和該第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸，在多晶柵上設(shè)有柵電極；其特征是在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的一側(cè)；在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面淀積有第一集電金屬區(qū)，第一集電金屬區(qū)的一面覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)，第一集電金屬區(qū)的另一面上淀積有第二集電金屬區(qū)，第二集電金屬區(qū)覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)。
2.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述第一集電金屬區(qū)是由Ge淀積形成的金屬薄膜。
3.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述第二集電金屬區(qū)為Al/Ti/Ni/Ag多層金屬。
4.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度。
5.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的濃度大于第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的濃度。
6.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度。
7.如權(quán)利要求I所述的逆導(dǎo)IGBT器件，其特征是所述發(fā)射極和柵電極相隔離。
8.一種逆導(dǎo)IGBT器件結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是，采用如下制作過(guò)程 (1)提供具有正面和背面的第一導(dǎo)電類(lèi)型半導(dǎo)體基板，在第一導(dǎo)電類(lèi)型半導(dǎo)體基板的正面與背面之間為第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)，在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面干氧氧化生長(zhǎng)成一層?xùn)叛趸瘜樱? (2)在低溫爐管內(nèi)于柵氧化層的上表面生長(zhǎng)一層多晶層并利用光刻腐蝕出柵極形狀，得到位于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)正面中心的柵氧化層和位于柵氧化層上的多晶柵，多晶柵的形狀與柵氧化層的形狀相一致； (3)在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面、環(huán)繞多晶柵和柵氧化層的區(qū)域中自對(duì)準(zhǔn)注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，得到第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面向背面方向延伸，且第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)的延伸距離小于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的厚度，在截面上，柵氧化層與兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)相接觸； (4)在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面光刻出第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的注入窗口，然后注入第一導(dǎo)電類(lèi)型離子，退火后在第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度，在截面上，柵氧化層與相鄰兩側(cè)的第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)相鄰的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸； (5)在上述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面進(jìn)行金屬連線制作，先在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的正面淀積一層金屬，然后用光刻腐蝕工藝腐蝕出Al的連線形貌，在多晶柵上形成柵電極，在第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上形成發(fā)射極，發(fā)射極與第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)和該第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)相接觸，發(fā)射極和柵電極不相接觸； (6)將上述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面進(jìn)行減薄至所需厚度，然后在第一導(dǎo)致電類(lèi)型漂移區(qū)的背面注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，得到第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)；接著在第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面外延或淀積一層Ge金屬薄膜，接著在該Ge金屬薄膜表面注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，得到第一集電金屬區(qū)； (7)在上述第一集電金屬區(qū)的外表面旋涂一層光刻膠并選擇性地曝光顯影，露出需要離子注入的區(qū)域； (8)向注入離子的區(qū)域中注入第一導(dǎo)電類(lèi)型離子形成第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)的濃度大于第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的濃度，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的一側(cè)；再進(jìn)行低溫激活，溫度為300 500°C，時(shí)間為10 120秒； (9)去除第一集電金屬區(qū)外表面的光刻膠,在第一集電金屬區(qū)的外表面蒸發(fā)形成Al/Ti/Ni/Ag多層金屬，得到第二集電金屬區(qū)，第二集電金屬區(qū)覆蓋住第一集電金屬區(qū)和N+集電摻雜區(qū)；最后將N-漂移區(qū)的背面進(jìn)行退火處理。
9.如權(quán)利要求8所述的逆導(dǎo)IGBT器件結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是所述柵氧化層的厚度為ιοοοΑ。
10.如權(quán)利要求8所述的逆導(dǎo)IGBT器件結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是所述步驟(5)中，淀積的金屬厚度為4 μ m，淀積的金屬為Al。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種逆導(dǎo)IGBT器件結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)，第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上部設(shè)第一導(dǎo)電類(lèi)型發(fā)射區(qū)；第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)與第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)上方設(shè)柵氧化層，在柵氧化層上設(shè)多晶柵，在多晶柵上設(shè)柵電極，在第二導(dǎo)電類(lèi)型基區(qū)上設(shè)發(fā)射極；在、第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面設(shè)第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)，第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)的一側(cè)；在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)的背面淀積有第一集電金屬區(qū)，第一集電金屬區(qū)的一面覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)，第一集電金屬區(qū)的另一面上淀積有第二集電金屬區(qū)，第二集電金屬區(qū)覆蓋第二導(dǎo)電類(lèi)型集電區(qū)和第一導(dǎo)電類(lèi)型集電摻雜區(qū)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在較低溫度獲得較高的雜質(zhì)激活率。
文檔編號(hào)H01L29/08GK102931228SQ20121047601
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者徐承福, 朱陽(yáng)軍 申請(qǐng)人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心