[发明专利]场阻型IGBT结构及其制作方法

说明书

本发明公开的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。本发明还公开了该穿通型IGBT结构的制作方法。本发明与现有技术相比，具有如下优点:(1)不再需要传统的高能离子注入和激光退火；(2)N型Ge和P型Ge的掺杂由材料工厂制作，不再需要掺杂工艺以及退火工艺；(3)掺杂浓度可以按照要求来调整；(4)N型Ge层和P型Ge层可以在同一台蒸发设备或者溅射设备里完成。

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域,特别涉及场阻型IGBT结构及其制作方法。

背景技术

通常IGBT有三种结构：穿通型IGBT、非穿通型IGBT和场阻型IGBT。

参见图1，穿通型IGBT是在P型Si衬底上外延N型Si缓冲层和N-高阻层(漂移区)；这种结构的主要缺点是：1.对于高压IGBT，厚外延是非常困难且花费很高；2.由于背面P型Si衬底在器件导通时大量的空穴会注入到N-漂移区，使得器件的关断时间很长，故通常会采用电子辐射等手段来降低少子寿命，这势必进一步会增加制造成本。

参见图2，非穿通型IGBT采用FZ单晶硅片，在完成IGBT正面工艺后，硅片减薄，然后背面硼离子注入，然后退火。这种结构的主要缺点是：1.非穿通结构，漂移区厚度要比传统型的更厚，使得器件的饱和压降更高，关断时间更长；2.此结构与后面介绍的场阻型IGBT相比，静态和动态的功率损耗仍然较高。

参见图3，场阻型IGBT采用FZ单晶硅片，在完成IGBT正面工艺后，硅片减薄，然后背面高能磷离子注入和硼离子注入，然后退火。此结构的主要缺点：1.为降低背面注入效率，背面硼离子注入剂量也不会太高，带来的结果就是集电极的接触电阻会大；2.高能离子注入及背面注入之后的激光退火等制程，设备昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有场阻型IGBT结构上所存在的上述技术问题而提供一种制备工艺简单、成本低的场阻型IGBT结构。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述场阻型IGBT结构的制作方法。

作为本发明第一方面的场阻型IGBT结构，包括一N漂移区域，该N漂移区域具有相对的正面结构和背面结构，所述正面结构中包含发射极和栅极，其特征在于，所述背面结构具有一层N型缓冲层和一层集电极层，所述集电极层覆盖在所述N型缓冲层上。

在本发明的一个优选实施例中，所述N型缓冲层为N型Ge层，所述集电极层为P型Ge层。

在本发明的一个优选实施例中，所述N型缓冲层用N型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。

在本发明的一个优选实施例中，所述集电极采用P型掺杂Ge材料蒸发或者溅射形成。

在本发明的一个优选实施例中，所述N漂移区域采用一次或多次不同掺杂浓度的材料蒸发或者溅射形成。

作为本发明第二方面的穿通型IGBT结构的制作方法，包括如下步骤：

(1)正面结构成型步骤；

(2)减薄步骤；

(3)背面N型Ge层蒸发或者溅射步骤；

(4)背面P型Ge层蒸发或者溅射步骤。

在本发明一个优选实施例中，所述正面结构成型步骤包括如下步骤：

(1.1)P-body和N+注入推进步骤；

(1.2)Trench刻蚀步骤；

(1.3)Gate氧化和多晶硅淀积步骤；