一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制程工藝，尤其涉及一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、p基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，本發(fā)明解決了常規(guī)材料和傳統(tǒng)工藝難以在IGBT中形成FS層以及FS-IGBT與常規(guī)IGBT的工藝兼容性問題。結(jié)合了材料的選擇、工藝的調(diào)整及設(shè)備的結(jié)合與兼容等創(chuàng)新型手段。
【專利說明】一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子器件絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolartransistor, IGBT)的新型技術(shù)以及半導(dǎo)體制程工藝,尤其涉及一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)是由BJT (雙極結(jié)型晶體管)和MOSFET (絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件，既具M(jìn)OSFET輸入阻抗高、工作速度快、高速開關(guān)和驅(qū)動電路簡單的特性，又具有BJT通態(tài)壓降低、耐壓高和電流處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因此是電力電子領(lǐng)域理想的開關(guān)器件，應(yīng)用范圍非常廣泛。IGBT發(fā)展到現(xiàn)在，技術(shù)上經(jīng)歷了幾次重要的更新?lián)Q代。目前IGBT的主流技術(shù)是被稱為第五代技術(shù)的trench gate(溝槽柵)+FS (場截止)技術(shù)。其中，F(xiàn)S技術(shù)是第五代和第六代的核心技術(shù)之一，F(xiàn)S-1GBT器件是高壓大功率IGBT的主流。FS層的作用主要有三點(diǎn):第一，截止正向電場，同沒有FS層的結(jié)構(gòu)相比，同樣的厚度能夠承受更大的壓降；第二，減小漂移區(qū)的厚度，實(shí)現(xiàn)薄片化，降低導(dǎo)通損耗；第三，減少注入少子空穴的存儲空間，降低關(guān)斷時(shí)間和損耗。所以，F(xiàn)S技術(shù)對于提升IGBT的器件性能以及降低損耗十分重要。
[0003]對于常見的以n型Si襯底為主的IGBT來說，實(shí)現(xiàn)FS技術(shù)的關(guān)鍵是在背面P+集電區(qū)和n-漂移區(qū)之間形成一層n+緩沖層，使器件內(nèi)電場分布呈梯形，優(yōu)化靜態(tài)和動態(tài)損耗。對于在Si晶片中形成n型區(qū)域，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝一般采用Si材料的施主元素進(jìn)行摻雜，如P (磷)元素等。但由于FS層并不在芯片表面，其深度至少需要離背表面4 以上才能發(fā)揮截止電場的功效，而常規(guī)的施主元素在Si中的擴(kuò)散系數(shù)較低，因此，通過常規(guī)的施主元素?fù)诫s難形成FS層，這是實(shí)現(xiàn)FS技術(shù)的最大難點(diǎn)之一。
[0004]此外，F(xiàn)S技術(shù)主要涉及背面工藝，`如果要和常規(guī)IGBT工藝兼容，最好不破壞原有的工藝流程順序，即在完成所有正面工藝，包括正面金屬電極制作完成之后再進(jìn)行背面工藝最好。在這種情況下，如果采用常規(guī)的施主元素?fù)诫s形成FS層，由于需要將常規(guī)元素?cái)U(kuò)散到一定的深度，在離子注入之后就需要較高的溫度(高于600°C )進(jìn)行退火推阱，而在器件正面工藝已經(jīng)完成的情況下，正面沉積的金屬電極在450°C以上就有可能和Si發(fā)生反應(yīng)或向Si基體中擴(kuò)散，嚴(yán)重影響器件的性能。為避免這一現(xiàn)象發(fā)生，就需要在背面退火推阱工藝之后再進(jìn)行正面金屬電極的蒸發(fā)和光刻等工藝，而此時(shí)Si片已經(jīng)進(jìn)行了背面減薄，薄片在光刻等工藝過程中極易發(fā)生碎裂，所以需要引入薄片臨時(shí)鍵合工藝，這又增加了工藝的復(fù)雜程度。因此，如果選用一種元素，在450°C以下的退火激活就能形成距離背表面深度在4 ii m以上的FS層，不僅能夠與常規(guī)的IGBT工藝兼容，即可以在背面工藝之前完成所有的正面工藝，還能省去薄片鍵合工藝，為FS-1GBT的實(shí)現(xiàn)和量產(chǎn)提供極大的可實(shí)施性。
[0005]現(xiàn)有專利申請?zhí)枮镃N201210439400.3，
【公開日】為2013.4.10，名稱為“場截止型絕緣柵雙極晶體管及其制造方法”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為:本發(fā)明公開了一種場截止型絕緣柵雙極晶體管，包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、N型輕摻雜基區(qū)、N+型緩沖層、背面P型摻雜區(qū)，還包括一附加N型輕摻雜區(qū)；金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的下面為N型輕摻雜基區(qū)，N型輕摻雜基區(qū)的下面為N+型緩沖層，附加N型輕摻雜區(qū)，位于N+型緩沖層及背面P型摻雜區(qū)之間；N型輕摻雜基區(qū)的N型摻雜濃度小于附加N型輕摻雜區(qū)的N型摻雜濃度小于N+型緩沖層的N型摻雜濃度。
[0006]上述專利列出了場截止層IGBT的基本結(jié)構(gòu)和基本制造流程，但并沒有介紹場截止層FS的形成，因?yàn)椴辉谄骷谋砻?，需要擴(kuò)散一定的深度，所以常用的施主元素(如P，As, Sb)由于在Si中擴(kuò)散系數(shù)較小，很難擴(kuò)散足夠的深度，起到場截止的作用，這也正是FS實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。上述專利并沒有就此提供具體的解決方案，甚至對使用何種材料摻雜形成FS層也未作說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有的制造方法存在用常規(guī)材料難以在IGBT中形成FS層以及與FS-1GBT與常規(guī)IGBT的工藝兼容性問題，現(xiàn)在特別提出一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:步驟1:在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、P基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片的n-漂移區(qū)一側(cè)定義為Si單晶片的正面，其相對的一面定義為背面；
所述步驟I中的n-漂移區(qū)為襯底，在器件結(jié)構(gòu)中作為漂移區(qū)，所述金屬電極為Al或Al的合金。
[0009]步驟2:對Si單晶片的背面進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至80 ii m至150 ii m,再對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0010]所述步驟2中的具體使用SC-3溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0011]步驟3:通過高能離子注入機(jī)進(jìn)行質(zhì)子的背面注入，將質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子，所述離子注入源在本實(shí)例中為H+，所述注入能量為200KeV至IOMeV,所述注入劑量為IElO至1E15，通過擴(kuò)散爐或光輻射方法對背面注入之后的Si晶片在200°C至450°C溫度下，退火5min至12h，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層。
[0012]步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，在Si單晶片背面注入一層離子；
所述的常規(guī)受主元素為硼元素，離子注入的能量為IOKeV至500KeV，離子注入的劑量為1E12至1E15，在Si單晶片背面注入一層B離子。
[0013]步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在溫度為200°C至900°C下進(jìn)行退火5min至24h，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成p+層。
[0014]步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極，背面電極的金屬材料為Al-V-N1-Ag或Al-T1-N1-Ag，此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件。
[0015]本發(fā)明的有益效果是: 1、本發(fā)明解決了常規(guī)材料和傳統(tǒng)工藝難以在IGBT中形成FS層以及FS-1GBT與常規(guī)IGBT的工藝兼容性問題。結(jié)合了材料的選擇、工藝的調(diào)整及設(shè)備的結(jié)合與兼容等創(chuàng)新型手段。
[0016]2、相比利用常規(guī)的施主元素作為離子注入的源材料以形成n+的FS層工藝，具有如下優(yōu)點(diǎn):在完成背面的離子注入之后，注入的離子大多都分布在Si晶片的背表面附近位置，需要進(jìn)行一定溫度和一定時(shí)間的退火，使離子向Si晶片中擴(kuò)散以完成激活和推阱，形成一定深度的FS層。如果采用常規(guī)的施主元素作為注入源，由于P元素在Si中的擴(kuò)散系數(shù)較低，要將Si表面的P離子擴(kuò)散至6 u m以上的深度形成n+層，退火溫度需要在1200°C以上，退火時(shí)間需要超過24小時(shí)，這些工藝條件利用常規(guī)的離子注入和擴(kuò)散爐等設(shè)備很難達(dá)到，而且即使可以達(dá)到，使已經(jīng)完成正面工藝的晶片長時(shí)間處于高溫環(huán)境，無論對于器件的性能還是設(shè)備都會有不利的影響。本發(fā)明選用H+質(zhì)子注入，利用高能離子注入機(jī)和擴(kuò)散爐，在注入完成以后，只需要在較低的溫度以及較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行退火激活，就能夠形成距離背表面深度4 y m以上的FS層，能夠有效地解決用常規(guī)的施主元素作為源材料所產(chǎn)生的上述一系列問題。
[0017]3.利用質(zhì)子注入，通過高能離子注入和低溫激活，不需要高溫退火激活即可以形成FS層，可以在背面工藝之前完成所有的正面工藝，可以避免常規(guī)施主元素?fù)诫s之后需要引入的薄片鍵合工藝，工藝流程與常規(guī)的IGBT器件制作過程完全兼容，是一種切實(shí)可行的制造方法，并且能夠有效地控制成本。
[0018]4.利用質(zhì)子高能注入形成的FS層載流子濃度分布更有利于實(shí)現(xiàn)場截止的作用。利用常規(guī)施主元素?fù)诫s形成FS層，離子注入之后施主元素主要集中分布在背表面，退火激活之后，元素向Si基體內(nèi)部擴(kuò)散，所以形成的FS層載流子濃度在Si片背表面最高，隨著深度的增加，F(xiàn)S層載流子濃度逐漸降低(如圖2);而利用質(zhì)子對Si片背表面進(jìn)行高能注入之后，高能量就會將質(zhì)子直接注入到距離Si片背表面一定距離的區(qū)域，所以FS層的載流子濃度在FS內(nèi)部達(dá)到最大值(如圖3)，這樣就能更加有效地阻止漂移區(qū)的耗盡區(qū)擴(kuò)散，能夠更加有效地截止正面電場。
[0019]5.利用質(zhì)子注入，通過高能離子注入和低溫激活，形成距離背表面深度4 Pm以上的FS層，相比無FS層的IGBT器件，在器件擊穿電壓相同的情況下能夠明顯地降低器件厚度，從而減少器件的導(dǎo)通損耗。
[0020]6.利用質(zhì)子注入，通過高能離子注入和低溫激活，形成距離背表面深度4 Pm以上的FS層，相比無FS層的IGBT器件，能夠減少從集電區(qū)注入的少子的存儲空間，降低器件的關(guān)斷時(shí)間和拖尾電流，從而減少器件的關(guān)斷損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1-圖4是本發(fā)明方法的主要工藝流程圖。因?yàn)槠骷恼婀に嚭统Ｒ?guī)的平面型IGBT相同，所以在流程圖中省去詳細(xì)的正面工藝步驟。
[0022]圖5是常規(guī)施主元素注入形成FS層的載流子濃度分布示意圖。
[0023]圖6是本發(fā)明質(zhì)子注入形成FS層的載流子濃度分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0024]本發(fā)明要解決上述問題所采用的新的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:該發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是:利用質(zhì)子注入在Si晶片的背表面進(jìn)行摻雜得到n+區(qū)域，在較低溫度的條件下退火激活形成FS層；本發(fā)明的主要工藝過程包括:完成基本的器件正面工藝(包括正面柵極、發(fā)射極以及金屬電極的形成)及背面減薄后對Si晶片清洗；利用高能(200KeV至IOMeV)離子注入機(jī)將適當(dāng)劑量的質(zhì)子注入到Si晶片的背表面；低溫退火激活形成n+的FS層；通過受主元素(如硼)的注入和激活形成背面的P+集電極；沉積背面電極，完成FS-1GBT器件的工藝過程。
[0025]實(shí)施例1
一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:步驟1:在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、P基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片的n-漂移區(qū)一側(cè)定義為Si單晶片的正面，其相對的一面定義為背面；
所述步驟I中的n-漂移區(qū)為襯底，在器件結(jié)構(gòu)中作為漂移區(qū)，所述金屬電極為Al或Al的合金。
[0026]步驟2:對Si單晶片的背面，進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至100 u m,再對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0027]所述步驟2中的具體使用SC-3溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0028]步驟3:通過高能離子注入機(jī)進(jìn)行質(zhì)子的背面注入，將質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子，所述離子注入源在本實(shí)例中為H+,所述注入能量為5MeV，所述注入劑量為1E13，通過擴(kuò)散爐對背面注入之后的Si晶片在200°C至450°C溫度下，退火30min，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層。
[0029]步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，在Si單晶片背面注入一層離子；
所述的常規(guī)受主元素為硼元素，離子注入的能量為IOKeV至500KeV，離子注入的劑量為1E13，在Si單晶片背面注入一層B離子。
[0030]步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在溫度為500°C下進(jìn)行退火12h，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成P+層。
[0031]步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極，背面電極的金屬材料為Al-V-N1-Ag或Al-T1-N1-Ag，此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件。
[0032]實(shí)施例2
一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:步驟1:在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、P基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片的n-漂移區(qū)一側(cè)定義為Si單晶片的正面，其相對的一面定義為背面；
所述步驟I中的n-漂移區(qū)為襯底，在器件結(jié)構(gòu)中作為漂移區(qū)，所述金屬電極為Al或Al的合金。
[0033]步驟2:對Si單晶片的背面，進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至150 u m,再對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0034]所述步驟2中的具體使用SC-3溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0035]步驟3:通過高能離子注入機(jī)進(jìn)行質(zhì)子的背面注入，將質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子，所述離子注入源在本實(shí)例中為礦，所述注入能量為lOMeV，所述注入劑量為1E15，通過擴(kuò)散爐對背面注入之后的Si晶片在450°C溫度下，退火15min，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層。
[0036]步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，在Si單晶片背面注入一層離子；
所述的常規(guī)受主元素為硼元素，離子注入的能量為500KeV，離子注入的劑量為1E15，在Si單晶片背面注入一層B離子。
[0037]步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在溫度為450°C下進(jìn)行退火16h，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成P+層。
[0038]步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極，背面電極的金屬材料為Al-T1-N1-Ag，此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件。
[0039]實(shí)施例3
一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:步驟1:在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、P基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片的n-漂移區(qū)一側(cè)定義為Si單晶片的正面，其相對的一面定義為背面；
所述步驟I中的n-漂移區(qū)為襯底，在器件結(jié)構(gòu)中作為漂移區(qū)，所述金屬電極為Al或Al的合金。
[0040]步驟2:對Si單晶片的背面，進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至80 u m,再對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0041]所述步驟2中的具體使用SC-3溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。
[0042]步驟3:通過高能離子注入機(jī)進(jìn)行質(zhì)子的背面注入，將質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子，所述離子注入源在本實(shí)例中為H+,所述注入能量為200KeV，所述注入劑量為1E10，通過擴(kuò)散爐對背面注入之后的Si晶片在200°C至450°C溫度下，退火5min，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層。
[0043]步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，在Si單晶片背面注入一層離子；
所述的常規(guī)受主元素為硼元素，離子注入的能量為IOKeV,離子注入的劑量為1E12，在Si單晶片背面注入一層B離子。
[0044]步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在溫度為200°C下進(jìn)行退火5min至24h，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成P+層。
[0045]步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極，背面電極的金屬材料為Al-V-N1-Ag，此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件。
[0046]實(shí)施例4
請參閱附圖所示，本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)場截止型絕緣柵雙極型晶體管(FS-1GBT)的工藝方法，在本實(shí)例中包括如下關(guān)鍵步驟:
步驟1:在Si單晶片(圖1中的n-區(qū)域)的一側(cè)形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)(MOSFET)，包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極(圖中的poly-Si和SiOx )、p基區(qū)(圖1中的p-base)、n+發(fā)射區(qū)(圖1中的n+)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極((圖1中的metal))。所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片一側(cè)定義為Si單晶片的正面。
[0047]因?yàn)镕S層的實(shí)現(xiàn)是通過背面工藝完成，背面工藝是本發(fā)明的重點(diǎn)，具體如下文介紹。正面基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)(M0SFET)，所以詳細(xì)的正面工藝在此不再贅述。完成所有正面工藝之后的器件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中n-為襯底，在器件結(jié)構(gòu)中作為漂移區(qū)，n+為發(fā)射區(qū)，SiOj^P poly-Si組成柵極，metal為正面沉積的金屬,通常為Al或Al的合金。
[0048]步驟2:對Si單晶片的另一側(cè)進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至一定厚度，再用溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。所述Si單晶片的另一側(cè)定義為Si單晶片的背面，所述的一定厚度為80 i! m至150 i! m,所述的溶液為半導(dǎo)體制程中標(biāo)準(zhǔn)的SC-3溶液。
[0049]步驟3:通過高能離子注入機(jī)完成質(zhì)子注入的工藝，選取合適的質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子。所述離子注入源在本實(shí)例中為H+，所述注入能量為200KeV至IOMeV,所述注入劑量為IElO至1E15，所述離子在本實(shí)例中為H+離子。通過加熱或光輻射的方法對背面注入之后的Si晶片在適當(dāng)溫度和適當(dāng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行退火，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層。推阱的深度由退火的溫度和時(shí)間共同決定。所述的退火溫度為200°C至450°C，所述的退火時(shí)間為5min至12h。此時(shí)得到的器件結(jié)構(gòu)如圖2所
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[0050]步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，選取合適的離子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層B離子。所述的常規(guī)受主元素為硼元素等，所述注入能量為IOKeV至500KeV，所述注入劑量為1E12至1E15。
[0051]步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在適當(dāng)溫度和適當(dāng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行退火，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成P+層。所述的退火溫度為200°C至900°C，所述的退火時(shí)間為5min至24h。此時(shí)得到的器件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0052]步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極。所述背面金屬的材料為Al-V-N1-Ag或Al-T1-N1-Ag。此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件，器件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
【權(quán)利要求】
1.一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:步驟1:在Si單晶片正面形成基本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括由多晶硅和氧化硅組成的柵極、P基區(qū)、n+發(fā)射區(qū)以及柵極和發(fā)射區(qū)上方的正面金屬電極，所述的Si單晶片為n型的單晶Si片，所述的Si單晶片的n-漂移區(qū)一側(cè)定義為Si單晶片的正面，其相對的一面定義為背面；步驟2:對Si單晶片的背面進(jìn)行減薄，通過機(jī)械方法或化學(xué)腐蝕的方法將Si單晶片減薄至80 y m至150 y m,再對Si單晶片進(jìn)行清洗；步驟3:通過高能離子注入機(jī)進(jìn)行質(zhì)子的背面注入，將質(zhì)子注入能量和劑量，在晶片背面注入一層離子，所述離子注入源為H+，所述注入能量為200KeV至IOMeV,所述注入劑量為IElO至1E15，通過擴(kuò)散爐對背面注入之后的Si晶片在200°C至450°C溫度下，退火5min至12h，完成對背面注入質(zhì)子的激活和推阱，形成n+的FS層；步驟4:通過離子注入的工藝，以常規(guī)受主元素為注入源，在Si單晶片背面注入一層離子；步驟5:對常規(guī)受主元素注入之后的Si晶片在溫度為200°C至900°C下進(jìn)行退火5min至24h，完成對背面注入離子的激活和推阱，形成P+層；步驟6:通過濺射或蒸發(fā)金屬的方法，制作Si晶片背面電極，背面電極的金屬材料為Al-V-N1-Ag或Al-T1-N1-Ag，此時(shí)得到完整的FS-1GBT器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:所述步驟I中的n-漂移區(qū)為襯底，所述金屬電極為Al或Al的合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:所述步驟2中的具體使用SC-3溶液對Si單晶片進(jìn)行清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于:所述步驟4中的所述的常規(guī)受主元素為硼元素，離子注入的能量為IOKeV至500KeV，離子注入的劑量為1E12至1E15，在Si單晶片背面注入一層B離子。
【文檔編號】H01L21/331GK103489775SQ201310425840
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】王思亮, 胡強(qiáng), 張世勇, 櫻井建彌 申請人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司