[发明专利]一种IGBT芯片及其背面实现方法

说明书

一种IGBT芯片及其背面实现方法。提供了一种用较低成本实现与高能氢注入IGBT的参数一致性，降低了设备依赖性的IGBT芯片及其背面实现方法。包括金属层、BPSG钝化层、POLY层、栅氧化层、N+区和Pbody区，还包括从上到下依次设置的N‑层、N缓冲层、N‑衬底和P+集电极，所述N‑层的厚度范围为4~150um，N缓冲层的厚度范围为5um~30um。本发明通过N‑单晶片二次外延，外延层一为N掺杂（即N缓冲层），外延层二为N‑掺杂，在IGBT正面工艺完成后，进行后续减薄时减薄截至在衬底N‑内，然后注入P+，实现IGBT背面结构。同时，外延N缓冲层浓度分布平直，再加上正面的热过程作用，会形成较小浓度梯度的NN+结，这有利于提高IGBT的动态雪崩能力。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种IGBT芯片及其背面实现方法。

背景技术

功率半导体器件又称为电力电子器件，是电力电子装置实现电能转换，电路控制的核心器件。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大和功率控制等，同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用与移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制以及发电与配电等电力电子领域，涵盖低、中、高各个功率层级。功率半导体种类众多，以IGBT为代表的新型电力电子器件，在能源、交通、工业和消费电子等领域有着不可替代的核心作用。

自从1988年第一代IGBT产品问世以来，目前已经进展到第六代产品，性能方面有显著的提升。目前IGBT发展主流是FS工艺（即FS-IGBT），而FS工艺中高能氢注入工艺在国外应用成熟，也是因为国外部分厂家起步较早，通常与低能核物理研究机构合作，工艺比较成熟，成本较低。国内没有这样的条件，只能购买国外价格较贵的设备来实现此工艺，由于价格昂贵，购买厂家较少。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种用较低成本实现与高能氢注入IGBT的参数一致性，降低了设备依赖性的IGBT芯片及其背面实现方法。

本发明的技术方案为：包括金属层、BPSG钝化层、POLY层、栅氧化层、N+区和Pbody区，还包括从上到下依次设置的N-层、N缓冲层、N-衬底和P+集电极，所述N-层的厚度范围为4~150um，N缓冲层的厚度范围为5um~30um。

一种IGBT芯片的背面实现方法，包括以下步骤：

1)、在IGBT芯片的N-衬底上分别外延N缓冲层和N-层；

2）、进行IGBT芯片正面工艺；

3）、背面减薄：减薄截至在N-衬底内，减薄后进行去应力清洗，清洗后表面距离N缓冲层厚度0~20um；

4）、P+注入：进行P+注入并激活；

5）、背金：通过背面工艺生长背面金属电极。

步骤1）中，外延N-层的浓度范围为1E13~2E14，厚度范围为4~150um；N缓冲层的浓度范围为1E14~1E16，厚度范围为5um~30um。

步骤2）内的正面工艺为：

2.1）、光刻，刻蚀形成有源区，氧化形成栅氧，并淀积多晶硅；

2.2）、圆胞区光刻，干法刻蚀，形成圆胞区，硼离子注入并推结，形成Pbody；

2.3）、砷离子注入，退火激活，形成N+区；

2.4）BPSG淀积，引线孔光刻刻蚀，正面金属淀积，金属光刻刻蚀，形成正面电极。