逆導(dǎo)型igbt背面工藝的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種逆導(dǎo)型(RC) IGBT背面工藝的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor),是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和電力晶體管(GTR)即耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]但是在IGBT產(chǎn)品的應(yīng)用中，需要搭配并聯(lián)相應(yīng)規(guī)格的快恢復(fù)二極管(FASTRECOVERED D1DE, FRD)產(chǎn)品作為關(guān)斷時(shí)的電流泄放回路，保護(hù)IGBT芯片。
[0004]由于IGBT產(chǎn)品和FRD產(chǎn)品在性能優(yōu)化上，對(duì)工藝提出不同的要求，因此在高端應(yīng)用上，IGBT和FRD產(chǎn)品是通過(guò)不同的芯片在電路上或者模塊內(nèi)部并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于低端應(yīng)用，通過(guò)在同一個(gè)芯片上形成IGBT和FRD，能夠大幅度的降低芯片面積，降低成本。
[0005]如圖1所示，逆導(dǎo)型IGBT的結(jié)構(gòu)示意圖；逆導(dǎo)型IGBT集成在一起的IGBT和FRD，IGBT的正面工藝結(jié)構(gòu)包括元胞區(qū)和耐壓保護(hù)區(qū)，耐壓保護(hù)區(qū)圍繞在元胞區(qū)的周側(cè)。所述元胞區(qū)形成有IGBT的單元結(jié)構(gòu)，所述IGBT的單元結(jié)構(gòu)包括:
[0006]P阱104，P阱104形成在襯底101的正面。
[0007]多晶硅柵102，所述多晶硅柵102和所述P阱104之間隔離有柵氧化層103。
[0008]發(fā)射區(qū)105，由形成于所述P阱104表面的N型重?fù)诫s區(qū)組成，被所述多晶硅柵102覆蓋的所述P阱104表面用于形成連接所述發(fā)射區(qū)105和所述N型漂移區(qū)的溝道。發(fā)射區(qū)105也即IGBT中的MOS器件的源區(qū)。
[0009]P阱引出區(qū)105，由P型重?fù)诫s區(qū)組成；所述P阱引出區(qū)105穿過(guò)所述發(fā)射區(qū)105進(jìn)入到所述P阱104中，所述P阱引出區(qū)105同時(shí)和所述發(fā)射區(qū)105和所述P阱104接觸。
[0010]正面金屬層109，柵極和發(fā)射極分別由正面金屬層109組成，柵極通過(guò)穿過(guò)層間膜107的接觸孔108和所述多晶硅柵102接觸，發(fā)射極通過(guò)接觸孔108和所述P阱引出區(qū)105接觸。
[0011]背面工藝結(jié)構(gòu)包括，重?fù)诫s的P型注入層111，由所述P型注入層111組成IGBT的集電區(qū)；重?fù)诫s的N型注入層112，由所述N型注入層112組成FRD的背面N+區(qū)；背面金屬層113作為IGBT的集電極和FRD的背面電極。
[0012]如圖2所示，是現(xiàn)有逆導(dǎo)型IGBT背面工藝的形成方法方法流程圖；如圖3A至圖3D所示，是現(xiàn)有方法各步驟中逆導(dǎo)型IGBT的背面結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有方法包括如下步驟:
[0013]步驟一、如圖1所示，在N型摻雜的襯底101正面完成逆導(dǎo)型IGBT的正面工藝。
[0014]步驟二、如圖3A所示，對(duì)所述襯底101進(jìn)行背面減薄并對(duì)所述襯底101的背面進(jìn)行全面第一次N型重?fù)诫s離子注入形成N型場(chǎng)截止層110 ;圖3A中省略了正面工藝結(jié)構(gòu)的不意O
[0015]步驟三、如圖3A所示，對(duì)所述襯底101的背面進(jìn)行全面的重?fù)诫s的硼離子注入，形成的硼離子注入?yún)^(qū)Illa位于所述N型場(chǎng)截止層110的背部表面。
[0016]步驟四、如圖3A所示，采用光刻工藝定義出FRD的背面N+區(qū)圖形，具體為:先形成光刻膠114，再采用光罩115進(jìn)行曝光。如圖3B所示，曝光顯影后形成光刻膠114圖形。
[0017]步驟五、如圖3B所示，以光刻膠114為掩膜進(jìn)行背面第二次N型重?fù)诫s離子注入即圖3B中的背面N+注入，形成第二次N型重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)112a。
[0018]步驟六、背面去膠。
[0019]步驟七、如圖3C所示，進(jìn)行背面全區(qū)域激光退火。退火激光后的硼離子注入?yún)^(qū)Illa用111表示并作為IGBT的集電區(qū)111，第二次N型重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)112a用112表示并作為FRD器件的背面N+區(qū)112。
[0020]步驟八、如圖3D所示，在所述襯底101的背面形成背面金屬層113。
[0021]由上可知，現(xiàn)有方法的RC-1GBT的FRD器件的背面N+區(qū)112是通過(guò)背面工藝形成且需要采用光刻工藝進(jìn)行定義，不僅工藝成本高，而且會(huì)產(chǎn)生背面對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題和去膠問(wèn)題，也即會(huì)產(chǎn)生前道后道兼容性問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種逆導(dǎo)型IGBT背面工藝的形成方法，不需要采用光刻工藝，能降低工藝成本以及避免產(chǎn)生背面光刻工藝所帶來(lái)的背面對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題和去膠問(wèn)題。
[0023]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的逆導(dǎo)型IGBT背面工藝的形成方法的逆導(dǎo)型IGBT半導(dǎo)體器件集成有IGBT器件和快速恢復(fù)二極管，包括如下步驟:
[0024]步驟一、在N型摻雜的襯底正面完成逆導(dǎo)型IGBT的正面工藝。
[0025]步驟二、對(duì)所述襯底進(jìn)行背面減薄并對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行全面第一次N型重?fù)诫s離子注入形成N型場(chǎng)截止層。
[0026]步驟三、對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行全面的重?fù)诫s的硼離子注入，形成的硼離子注入?yún)^(qū)位于所述N型場(chǎng)截止層的背部表面。
[0027]步驟四、對(duì)所述襯底的背面的全區(qū)域進(jìn)行第一次激光退火，該第一次激光退火實(shí)現(xiàn)對(duì)所述硼離子注入?yún)^(qū)的激活。
[0028]步驟五、對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行全面第二次N型重?fù)诫s離子注入，形成的第二次N型重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)位于激活后的所述硼離子注入?yún)^(qū)中。
[0029]步驟六、對(duì)所述襯底的背面的部分區(qū)域進(jìn)行第二次激光退火并實(shí)現(xiàn)第二次激光退火區(qū)域的所述第二次N型重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)的激活；由所述第二次激光退火激活后的所述第二次N型重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)組成所述快速恢復(fù)二極管的背面N+區(qū)；由第二次激光退火區(qū)域外的所述硼離子注入?yún)^(qū)組成所述IGBT器件的集電區(qū)。
[0030]步驟七、在所述襯底的背面形成背面金屬層。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述正面工藝包括形成元胞區(qū)和耐壓保護(hù)區(qū)的工藝。
[0032]進(jìn)一步的改進(jìn)是,所述元胞區(qū)形成有IGBT的單元結(jié)構(gòu)，所述IGBT的單元結(jié)構(gòu)包括:
[0033]P阱，形成于所述襯底的正面；由所述P阱和所述N型場(chǎng)截止層之間所述襯底作為N型漂移區(qū)。
[0034]多晶硅柵，所述多晶硅柵和所述P阱之間隔離有柵氧化層。
[0035]發(fā)射區(qū)，由形成于所述P阱表面的N型重?fù)诫s區(qū)組成，被所述多晶硅柵覆蓋的所述P阱表面用于形成連接所述發(fā)射區(qū)和所述N型漂移區(qū)的溝道。
[0036]P阱引出區(qū)，由P型重?fù)诫s區(qū)組成；所述P阱引出區(qū)穿過(guò)所述發(fā)射區(qū)進(jìn)入到所述P阱中，所述P阱引出區(qū)同時(shí)和所述發(fā)射區(qū)和所述P阱接觸。
[0037]正面金屬層，柵極和發(fā)射極分別由正面金屬層組成，柵極通過(guò)接觸孔和所述多晶硅柵接觸，發(fā)射極通過(guò)接觸孔和所述P阱引出區(qū)接觸。
[0038]本發(fā)明的IGBT的集電區(qū)和FRD的背面N+區(qū)的離子注入都采用全面注入形成，并通過(guò)部分區(qū)域的激光退火來(lái)定義IGBT的集電區(qū)和FRD的背面N+區(qū)，所以本發(fā)明不需要采用光刻工藝來(lái)定義背面的IGBT的集電區(qū)和FRD的背面N+區(qū)，能降