[发明专利]一种FS‑IGBT的制备方法

权利要求书

1.一种FS-IGBT的制备方法，包括以下步骤：

第一步：选取两片N型单晶硅片作为第一硅片和第二硅片，其中第一硅片为厚度300～500微米的轻掺杂的FZ硅，掺杂浓度为10¹³～10¹⁴个/cm³，用以形成FS-IGBT的漂移区；第二硅片为厚度300～500微米的重掺杂的CZ硅或FZ硅，掺杂浓度为10¹⁹～10²⁰个/cm³，用以形成FS-IGBT的背部N+区；

第二步：在第一硅片的背面通过离子注入N型杂质并退火制作FS-IGBT的N型FS层，形成的FS层的厚度为2～5微米，离子注入能量为40keV～500keV，注入剂量为10¹³～10¹⁴个/cm²，退火温度为1150-1200℃，退火时间为60～300分钟；

第三步：在第一硅片的背面再通过离子注入P型杂质并退火制作FS-IGBT的P型透明集电区，形成的P型集电区的厚度为0.5～2微米，离子注入能量为30keV～100keV，注入剂量为10¹³～10¹⁴个/cm²，退火温度为1150-1200℃，退火时间为0～60分钟；

第四步：采用键合技术将第一硅片背面与第二硅片正面键合在一起形成第三硅片，键合温度为300～600℃，通过键合技术形成的第三硅片的第一硅片一侧为正面，第二硅片一侧为背面；

第五步：减薄第三硅片正面至原第一硅片厚度为30～80微米，即减薄漂移区；

第六步：通过光刻、氧化、离子注入、退火和淀积工艺在经过减薄的第三硅片正面制作FS-IGBT的正面结构，包括元胞MOS结构和终端结构,其中，P型体区和终端场限环的结深为2～3微米，离子注入能量为40keV～120keV，注入剂量为10¹³～10¹⁴个/cm²，退火温度为1100～1150℃，退火时间为30～150分钟；

第七步：减薄第三硅片背面至原第二硅片厚度为50～100微米，即减薄背部N+区；

第八步：采用光刻和刻蚀，在经过减薄后的第三硅片背面刻槽至P型透明集电区；

第九步：淀积金属，填充沟槽并覆盖整个第三硅片背面至厚度为2～4微米；

第十步：采用化学机械抛光平坦化背面淀积的金属，形成集电极；

即制备得FS-IGBT。

2.按权利要求1所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述第五步中，对于400V的FS-IGBT器件减薄后漂移区厚度为30～40微米，对于600V的FS-IGBT器件减薄后漂移区厚度为50～60微米。

3.按权利要求1所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述第八步中，刻蚀采用干法刻蚀、定向湿法腐蚀或激光打孔的方法，所形成的硅槽的形状、深宽比以及在硅片上的分布根据背部N+区的厚度和刻蚀方法而确定。

4.按权利要求1所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述第九步中，填充集电极金属前，先淀积一层金属阻挡层，以防止金属扩散进入硅中。

5.按权利要求4所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述金属阻挡层的金属材料为钛、氮化钛或氮化钽。

6.按权利要求1所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述第九步中，所填充的金属可以是一层金属，也可以是多层金属的组合，所填充的金属为钨、铜或铝。

7.按权利要求1所述FS-IGBT的制备方法，其特征在于，所述第六步中，正面结构为平面栅结构或沟槽栅结构。