9與N型緩沖層2的深度與濃度形貌。
[0065]然后，按照常規工藝，完成背面金屬化工藝，形成背面集電極的金屬接觸(如圖6所示)。
[0066]實施例2
[0067]本實施例中的有效降低功耗的平面(Planar)柵場終止型IGBT器件的制作方法，包括步驟:
[0068]I)按照常規工藝進行IGBT的正面工藝
[0069]準備一片氣相摻雜或者中子輻照的輕摻雜襯底材料，該襯底材料根據不同的IGBT器件耐壓要求選擇不同的摻雜濃度或者電阻率。對襯底材料進行正面IGBT工藝的制作，主要工藝包括:耐壓環與場版的制作、平面柵極的制作、導通溝道以及P型層的制作、發射極或者源區的制作、正面接觸孔、金屬、鈍化層的制作(如圖7所示)；
[0070]2)在完成IGBT的正面工藝后，將晶圓反轉，對晶圓的背面進行減薄(如圖8所示)，并且進行背面硅腐蝕，使得背面表面平整，其中，減薄厚度根據不同的耐壓等級決定；
[0071]然后，通過對減薄的背面進行高能量的施主雜質離子注入摻雜，形成作為場終止作用的N型緩沖層2 (如圖9所示)；
[0072]其中，施主雜質離子注入的條件如下:
[0073]注入次數可為一次以上(如一次或兩次)；注入的離子可為磷；注入能量為400?500KeV ;注入劑量記為 M，該 M 的范圍為:3 X 111CnT2 ^ M ^ I X 113CnT2 ；
[0074]本步驟中，進行施主雜質離子注入摻雜后，還需進行激光退火，其中，激光退火的條件如下:
[0075]通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,兩束激光的延遲時間為0.5?1.6微秒。
[0076]激光退火后的N型緩沖層的濃度不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型襯底(N-base區)濃度。
[0077]例如，該N型緩沖層2的注入能量采用450KeV的注入可形成2 μ m的結深。
[0078]該N型緩沖層2的形貌根據不同IGBT器件應用的要求以及成本方面的考慮，可以通過一次或兩次注入形成，具體如下:
[0079]1、一次注入可形成深度在0.2?1.0ym之間的、滿足不低于IXlO15Cnr3且需要大于15倍的N型襯底(N-base區)濃度要求的濃度、并且濃度變化不超過10%的N型緩沖層2;以及
[0080]深度在1.0?2.0 μ m之間的、由1.0 μ m處的濃度滿足不低于I X 1015cm_3且大于15倍的N-base區濃度的要求降低到2.0 μ m處的濃度等于N-base區濃度的N型緩沖層2。
[0081]I1、兩次注入可形成深度在0.2?0.4μπι之間的、由0.2μπι處的滿足不低于I X 116CnT3的要求的濃度升高到0.4 μ m處的濃度超過2倍的0.8 μ m處的濃度的N型緩沖層2 ;和
[0082]深度在0.4?1.7 μ m之間的、由0.4 μ m處的濃度滿足超過2倍的0.8 μ m處的濃度的要求且0.8 μ m處的濃度滿足不低于I X 116CnT3的要求降低到1.7 μ m處的濃度滿足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base區濃度的要求的N型緩沖層2;以及
[0083]深度在1.7?2.0 μ m之間的、由1.7 μ m處的濃度滿足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base區濃度的要求降低到2.0 μ m處的濃度等于N_base區濃度的N型緩沖層2。
[0084]3)對背面進行低能量的受主雜質離子注入摻雜，形成深度為0.15?0.3 μ m的P型集電極層9 (如圖10所示)；
[0085]其中，受主雜質離子注入的條件如下:
[0086]注入次數為一次注入；注入的離子可為硼或者二氟化硼；注入能量為10?30KeV ；注入劑量記為Y，該Y的范圍為:5X 112CnT2 ^ Y ^ 1父1014011_2，即注入的濃度范圍(表面的濃度范圍)控制在2 X 116CnT3?2 X 118CnT3之間且不低于10倍的N型緩沖層2的濃度，并且至0.15?0.3 μ m的PN結交界處，濃度達到最低點。
[0087]4)對背面進行激光退火12，激活背面注入的N型緩沖層與P型集電極層(如圖11所示)。
[0088]其中，激光退火12的條件如下:
[0089]通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,兩束激光的延遲時間為0.5?1.6微秒。
[0090]通過該激光退火12工藝的調節控制和P型集電極層9與N型緩沖層2注入工藝的調節控制，得到如前描述的P型集電極層9與N型緩沖層2的深度與濃度形貌。
[0091]然后，按照常規工藝，完成背面金屬化工藝，形成背面集電極的金屬接觸(如圖12所示)。
[0092]另外，按照上述實施例得到的背面P型集電極層9與場終止作用的N型緩沖層2的SRP形貌示意圖，如圖13所示。圖13適用于實施例1與實施例例2 ;橫軸為從背面向內的P型集電極與N型緩沖層的深度，縱軸為P型集電極與N型緩沖層的濃度分布，具體如下:
[0093](I)A線表示:一次硼注入+兩次磷注入的一個實例，其N型緩沖層滿足深度在0.2?0.4μπι之間的、由0.2μπι處的滿足不低于IXlO16Cnr3的要求的濃度升高到0.4 μ m處的濃度超過2倍的0.8 μ m處的濃度的N型緩沖層2 ;和深度在0.4?1.7 μ m之間的、由
0.4 μ m處的濃度滿足超過2倍的0.8 μ m處的濃度的要求且0.8 μ m處的濃度滿足不低于I X 116CnT3的要求降低到1.7 μ m處的濃度滿足不高于I X 116CnT3且不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base區濃度的要求的N型緩沖層2 ;以及深度在1.7?2.Ομπι之間的、由
1.7 μ m處的濃度滿足不高于I X 116CnT3且不低于I X 1015cm_3且大于15倍的N-base區濃度的要求降低到2.0 μ m處的濃度等于N-base區濃度的N型緩沖層2 ;其P型集電極滿足注入的濃度范圍(表面的濃度范圍)控制在2X 116CnT3?2X 118CnT3之間且不低于10倍的N型緩沖層2的濃度，并且至0.15?0.3 μ m的PN結交界處，濃度達到最低點。
[0094](2) B線表示:一次硼注入+ —次磷注入的一個實例，其N型緩沖層滿足深度在0.2?1.0 μ m之間的、滿足不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型襯底(N-base區)濃度要求的濃度、并且濃度變化不超過10%的N型緩沖層2 ；以及，深度在1.0?2.0 μ m之間的、由1.Ομπι處的濃度滿足不低于I X 115CnT3且大于15倍的N-base區濃度的要求降低到2.0 μ m處的濃度等于N-base區濃度的N型緩沖層2 ;其P型集電極滿足注入的濃度范圍(表面的濃度范圍)控制在2 X 116CnT3?2 X 118CnT3之間且不低于10倍的N型緩沖層2的濃度，并且至0.15?0.3 μ m的PN結交界處，濃度達到最低點。
[0095]本發明通過注入與背面激光退火形成用于做FS的N型緩沖層與用于做集電極的P型層的結構形貌以及工藝制作方法，大大的降低了 IGBT器件的功耗，并且節省了芯片的面積，即縮小器件尺寸，實現了 IGBT器件的更高的性能和優化了 IGBT器件性能，并且縮減了成本。
【主權項】
1.一種降低功耗的絕緣柵雙極晶體管IGBT器件的制作方法，其特征在于，包括步驟: 1)在完成絕緣柵雙極晶體管IGBT的正面工藝后，對晶圓的背面進行減薄，然后，通過對減薄的背面進行施主雜質離子注入摻雜，形成作為場終止作用的N型緩沖層； 2)對背面進行受主雜質離子注入摻雜，形成P型集電極層； 3)對背面進行激光退火，激活背面注入的N型緩沖層與P型集電極層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中，施主雜質離子注入的條件如下: 注入次數為一次以上；注入的離子包括:磷；注入能量為400?500KeV ;注入劑量記為M，該 M 的范圍為:3 X 111CnT2 ^ M ^ IX1iW20
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中，進行施主雜質離子注入摻雜后，還需進行激光退火，其中，激光退火的條件如下: 通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,兩束激光的延遲時間為0.5?1.6微秒。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于:所述激光退火后的N型緩沖層的濃度不低于I X 115CnT3且需要大于15倍的N型襯底濃度。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中，進行一次施主雜質離子注入和激光退火，形成N型緩沖層注入時，形成深度在0.2?1.0 μ m之間的且濃度變化不超過10%的N型緩沖層以及形成深度在1.0?2.0 μ m之間的且2.0 μ m處的濃度等于N型襯底濃度的N型緩沖層； 進行二次施主雜質離子注入和激光退火，形成N型緩沖層注入時，形成深度在0.2?0.4μπι之間的且在0.4μπι處的濃度超過2倍的0.8μπι處的濃度的N型緩沖層、深度在0.4?1.7 μ m之間的且在1.7 μ m處的濃度滿足不高于I X 116CnT3的N型緩沖層；以及深度在1.7?2.0 μ m之間的且2.0 μ m處的濃度等于N型襯底濃度的N型緩沖層。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中，受主雜質離子注入的條件如下: 注入次數為一次注入；注入的離子包括:硼或者二氟化硼；注入能量為10?30KeV ;注入劑量記為Y，該Y的范圍為:5 X 112CnT2 ^ Y ^ IXlO1W20
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于:所述注入的濃度范圍控制在2X 116cnT3?2 X 11W3之間且不低于10倍的N型緩沖層的濃度，并且至0.15?0.3 μ m的PN結交界處，濃度達到最低點。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中，P型集電極層的深度為0.15 ?0.3 μ m。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟3)中，激光退火的條件如下: 通過兩束激光交替照射進行，激光波長500nm?600nm，激光能量1.9J?3.0J,兩束激光的延遲時間為0.5?1.6微秒。
【專利摘要】本發明公開了一種有效降低功耗的IGBT器件的制作方法，包括：1）在完成IGBT的正面工藝后，對晶圓的背面進行減薄，然后，通過對減薄的背面進行施主雜質離子注入摻雜，形成作為場終止作用的N型緩沖層；2）對背面進行受主雜質離子注入摻雜，形成P型集電極層；3）對背面進行激光退火，激活背面注入的N型緩沖層與P型集電極層。本發明在保證耐壓等參數的基礎上實現了更薄的N-base區，從而降低了器件的導通壓降，實現了其耐壓與導通壓降的更佳的“優值”匹配，并且由于其電流密度的提高，使得其器件尺寸可以相應的縮小，實現了其成本的降低。
【IPC分類】H01L21-331
【公開號】CN104716040
【申請號】CN201310684374
【發明人】李娜
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日