[发明专利]逆导IGBT器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，尤其是一种逆导IGBT器件及制造方法，属于IGBT技术领域。

背景技术

IGBT为绝缘栅型双极晶体管的首字母简称，是一种压控型功率器件，作为高压开关被普遍应用。

传统的IGBT在承受反压时，集电结反偏而不能导通。逆导型IGBT就是当IGBT承受反压时，可以允许电流从发射极流向集电极。逆导型IGBT的思想节省了芯片面积、封装、测试费用，降低了器件成本。此外，它还具有低的损耗、良好的SOA（面向服务的体系结构，service-oriented architecture）特性、正的温度系数，以及良好的软关断特性、短路特性以及良好的功率循环特性。在实际的应用中，IGBT多用于驱动感性的负载。为了在IGBT关断后为感性负载提供泄放电流回路，通常在IGBT旁边反并联一个FRD（快恢复二极管）。实际上，目前市场上销售的IGBT单管及模块，多是由IGBT芯片与FRD芯片一起封装制成的。但是这种方式一方面成本比较高，一方面系统的可靠性相对较差。逆导型IGBT就是把IGBT芯片和FRD芯片集成到一个芯片里。

在常规的逆导型IGBT制备工艺中，首先是正面工艺，包括氧化、离子注入、曝光、淀积和刻蚀等形成正面的PN结、栅电极和发射极图形。然后是背面的减薄工艺和背面的离子注入,常规的IGBT背面都是P型参杂的，而逆导型IGBT是部分P型参杂，部分N型参杂的。在这种方法中，背面退火温度受正面金属Al电极能承受的最高温度的限制，一般集电极层的最高退火温度小于500℃。这种方法背面杂质的激活率较低，一般小于10%。激光退火可以避免此限制获得高的杂质激活率，然而需要昂贵的设备。和Si不同，杂质在Ge中具有较低的激活温度，一般在300℃到550℃即可完全激活。而且Ge材料和现有的IGBT制备工艺兼容，不存在沾污的问题。

在专利US20100327314中，提出了一种采用Ge/Al作为IGBT集电极的方法，在该专利中，在背面研磨和腐蚀后，淀积一层Ge薄膜和Al薄膜，然后在300℃到450℃温度下退火使得Al扩散到Ge中作为P型杂质。Al在Ge中的掺杂浓度的范围为10¹⁸～10²¹/cm³。这种方法可以降低制备的难度，并改善IGBT的开关特性。但该种方法由于需要背面金属的刻蚀，如果用湿法腐蚀的话会腐蚀到正面的金属，所以只能用干法刻蚀的方法，对工艺要求比较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种逆导IGBT器件及制造方法，实现了在较低温度获得较高的杂质激活率。

按照本发明提供的技术方案，所述逆导IGBT器件，在所述逆导IGBT器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区具有相互平行的正面和背面；所述第一导电类型漂移区内设有第二导电类型基区，第二导电类型基区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸，且第二导电类型基区的延伸距离小于第一导电类型漂移区的厚度；所述第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型发射区位于第二导电类型基区的上部，第一导电类型发射区由第一导电类型漂移区的正面向背面方向延伸；所述第一导电类型漂移区内的第二导电类型基区通过位于第一导电类型漂移区正面上的栅氧化层以及位于栅氧化层下方的第一导电类型漂移区相隔离；所述栅氧化层位于第一导电类型漂移区正面的中心区，分别与两侧的第二导电类型基区相接触，并与两侧第二导电类型基区内相邻的第一导电类型发射区相接触；在所述栅氧化层上设有多晶栅，多晶栅的形状与栅氧化层的形状相一致；所述第二导电类型基区位于第一导电类型漂移区正面中心区的外圈，第二导电类型基区环绕多晶栅和栅氧化层；在所述第二导电类型基区上设有发射极，发射极与第二导电类型基区和该第二导电类型基区内的第一导电类型发射区相接触，在多晶栅上设有栅电极；其特征是：在所述第一导电类型漂移区的背面设有第二导电类型集电区和第一导电类型集电掺杂区，第一导电类型集电掺杂区位于第二导电类型集电区的一侧；在所述第一导电类型漂移区的背面淀积有第一集电金属区，第一集电金属区的一面覆盖第二导电类型集电区，第一集电金属区的另一面上淀积有第二集电金属区，第二集电金属区覆盖第二导电类型集电区和第一导电类型集电掺杂区。

所述第一集电金属区是由Ge淀积形成的金属薄膜。

所述第二集电金属区为Al/Ti/Ni/Ag多层金属。

所述第一导电类型发射区的浓度大于第一导电类型漂移区的浓度。

所述第二导电类型集电区的浓度大于第二导电类型基区的浓度。