[发明专利]一种形成IGBT场截止埋层的制备方法

说明书

一种形成IGBT场截止埋层的制备方法。包括以下步骤：选用FZ硅片作为N型衬底；去除N型衬底表面氧化层，在所述N型衬底的正面注入N型杂质并高温推结外延生长形成N型场截止埋层；在所述N型衬底的背面进行减薄处理；在所述N型场截止埋层上进行外延层生长；翻转所述N型衬底，在其背面进行后续常规正面工艺，栅极的生长与刻蚀，P型井和重掺杂的N型区的注入和激活，层间隔离层形成与刻蚀，以及发射极金属层的形成；将所述外延层全部去除；在所述N型场截止埋层上进行P型收集极的注入、激活和背面金属化。本发明工艺简单，实现方便。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件加工技术领域，尤其涉及一种形成IGBT场截止埋层的制备方法。

背景技术

IGBT全称绝缘栅双极型晶体管，是一种BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)复合结构的栅控电压驱动型功率半导体器件，具备高输入阻抗、高速开关特性、导通状态低损耗等特点。IGBT器件是现代通用的电力半导体器件，主要应用于新能源、机车牵引、智能电网、高压变频器等领域。

常规的沟槽型IGBT器件基本结构如图1所示，包含发射极金属层，沟槽栅极，N型衬底，N型场截止埋层结构，层间隔离层，重掺杂的N型区（序号1区域），P型井和P型收集极。

常规工艺上是通过氢注入工艺来实现较深结深（5um～25um）的N型场截止埋层结构的制备。氢注入工艺的特点是可以在较低温度下（350C～400C区间）实现注入离子的激活，因此，可以在晶圆完成正面工艺和减薄工艺之后再进行工艺加工。但是，较低的激活温度对注入工艺诱发的晶格损伤的修复程度有限。因此，采用氢注入工艺方案来实现N型场截止埋层结构制备，IGBT器件的漏电表现偏高，影响和限制了器件在高温下的应用表现。

另一种常用方案是采用双外延层衬底方案。外延层作为N型衬底，内层EPI外延层作为N型场截止埋层。该方案的优点是可以通过EPI（外延层）外延生长工艺的调整，很灵活的实现N型场截止埋层的深度（厚度）和浓度的调整。但是，毕竟是采用EPI外延方案来实现的N型衬底和N型场截止埋层制备，相比传统的FZ硅片，EPI衬底的晶格缺陷很难以避免。因此，器件的鲁棒性（器件极限下的安全工作区，例如短路安全工作区和反向关断安全工作区）和一致性{器件静态参数（例如，耐压，漏电和导通压降）和动态参数（开关参数、功耗参数和波形表现）}受到很多的限制。

现有专利文献中，如2014年12月31日公开的一篇专利名称为“一种场截止型绝缘栅双极晶体管器件的制备方法”，申请号为“CN201310271615.3”的发明专利。该方法公开了：在衬底上外延生长形成重掺杂的N型外延层作为场截止层，然后外延生长形成轻掺杂的N型外延层作为耐压层，接着进行常规正面工艺，然后进行背面减薄工艺，接着在背部注入P型杂质并退火形成P型集电区，然后进行常规背面金属化工艺的技术方案。该案是采用的双层外延衬底方案。该方案的优点是可以通过外延生长工艺的调整，很灵活的实现N型场截止埋层的深度（厚度）和浓度的调整。但是，毕竟是采用外延方案来实现的N型衬底（漂移区）和N型场截止埋层制备，相比传统的FZ区熔衬底，外延衬底的晶格缺陷很难以避免。因此，器件的鲁棒性和一致性受到很多的限制。

现有专利文献中，如2012年11月28日公开的一篇专利名称为“一种FS-IGBT器件的制备方法”，申请号为“CN201210315975.4”的发明专利。该案通过使用衬底上进行N型杂质注入形成场截止层，然后生长外延层，使用外延层作为漂移区，并在外延层表面制作正面图形，然后背部减薄，背部P型集电区注入并退火，背部金属化的方法来制作场截止型晶体管，使场截止层杂质充分激活。该制备方案与申请号为“CN201310271615.3”类似，相比单纯的FZ区熔衬底，外延衬底的晶格缺陷很难以避免。因此，器件的鲁棒性和一致性受到很多的限制。