[发明专利]一种低损耗鳍型发射区IGBT器件及其制作方法

权利要求书

1.一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，其特征在于：它包括：

步骤1、将器件的发射极侧制作为Mesa结构；

步骤2、制作完成发射极侧的Mesa结构后，将晶圆翻转制作背面集电极侧的结构；集电极侧结构为p集电区─n/p+/n/…/n/p⁺/n混合层─Field Stop层；

步骤3、制作Collector金属电极：制作完集电极侧结构后，刻蚀掉整个晶圆上表面的二氧化硅，淀积金属形成Collector电极；

步骤4、制作Emitter金属电极：翻转晶圆，在Mesa结构一侧进行操作。首先在二氧化硅层上开出发射区窗口；然后淀积金属形成Emitter电极。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，其特征在于：步骤1所述将器件的发射极侧制作为Mesa结构的方法包括：

步骤1.1、选择衬底材料：选取晶向为[100]、杂质浓度为6×10¹³cm^-3的高纯单晶硅片作为衬底材料；

步骤1.2、制作p-body区：将单晶硅片在950℃下湿氧氧化17分钟，在硅片上生成牺牲氧化层；

步骤1.3、进行硼注入：注入剂量为2×10¹³cm^-2，注入能量为100keV；

步骤1.4、高温退火：在氮气环境下，温度从850℃匀速上升至1100℃，升温时间32分钟；在1100℃恒温30分钟、温度从1100℃匀速下降至850℃，降温时间32分钟，完成高温退火，得到p-body区；

步骤1.5、经过光刻开出p+区窗口；

步骤1.6、进行浓硼注入：注入剂量为6×10¹³cm^-2、注入能量为600keV；

步骤1.7、进行高温退火：在氮气环境下，温度从850℃匀速上升至1000℃升温时间18分钟、在1000℃下恒温40分钟、温度从1000℃匀速降至850℃降温时间18分钟，完成高温退火，得到p+区；

步骤1.9、在p+区进行硼注入，注入能量80keV，注入剂量为1×10¹⁵cm^-2；

步骤1.10、进行高温退火：在氮气环境下温度从850℃匀速上升至1050℃，升温时间25分钟、在1050℃下恒温20分钟、温度从1050℃匀速降至850℃降温时间25分钟，完成高温退火，在p+区表面形成高浓度的p型区域；

步骤1.11、制作n+区：光刻开出n+区窗口；

步骤1.12、进行浓砷注入，注入剂量为3×10¹⁵cm^-2、注入能量为90keV；

步骤1.13、进行高温退火，在氮气环境下温度从850℃匀速上升至1000℃，升温时间18分钟、在1000℃恒温20分钟、温度从1000℃匀速降至850℃，用时18分钟，完成高温退火，得到n+区；

步骤1.14、刻蚀形成Mesa结构：光刻出刻蚀窗口后，通过反应离子刻蚀硅，刻蚀深度为3μm；刻蚀完成后进行侧墙氧化使侧墙变得平滑；

步骤1.15、制作多晶硅栅。

3.根据权利要求2所述的一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，其特征在于：侧墙氧化的具体步骤是：在氮气环境下温度从850℃匀速上升至950℃，升温时间12分钟、在950℃下恒温5分钟进行干氧氧化、在950℃恒温12分钟进行掺氯湿氧氧化、再在950℃恒温5分钟进行干氧氧化；温度从950℃匀速降至850℃，降温时间12分钟，最后去除整个表面的二氧化硅层。

4.根据权利要求2所述的一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，其特征在于：制作多晶硅栅的方法为：在整个表面通过干氧氧化生长一层二氧化硅层作为栅氧化层，干氧氧化温度1000℃，时间80分钟；在氮气环境下，从850℃均匀升温至1000℃，升温时间18分钟，从1000℃均为降温至850℃降温时间18分钟；然后淀积厚度为2μm的多晶硅层，进行砷重掺杂后，刻蚀多晶硅形成“栅极”；最后在表面淀积一层厚度为0.6μm的二氧化硅层，并进行900℃、30分钟的二氧化硅增密。

5.根据权利要求1所述的一种低损耗鳍型发射区IGBT器件制作方法，其特征在于：集电极侧结构的制备方法为包括：

步骤2.1、制作完发射极侧的Mesa结构后，将晶圆翻转制作背面集电极侧的结构；

步骤2.2、用高能离子注入形成FS层：在1000keV注入能量条件下注入磷，注入剂量为8×10¹²cm^-2，注入后在900℃条件下退火10分钟；

步骤2.3、制作n/p+/n/…/n/p⁺/n混合层：在200keV注入能量条件下注入磷，注入剂量为1×10¹³cm^-2，形成混合层中的n区；

步骤2.4、然后经过光刻开出p+区窗口后，进行硼注入，注入剂量为8×10¹³cm^-2、注入能量为100keV，形成混合层中的p+区；

步骤2.5、在900℃条件下进行高温退火10分钟，形成n/p+/n/…/n/p⁺/n混合层；

步骤2.6、制作p+collector：在100keV注入能量条件下注入二氟化硼，注入剂量为8×10¹²cm^-2；

步骤2.7、进行退火：在氮气环境下温度从850℃匀速上升至950℃，升温用时12分钟、在950℃下恒温20分钟、温度从950℃匀速降至850℃，降温用时12分钟；完成退火。