一种igbt芯片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件工艺制造领域，特别是涉及一种IGBT芯片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘棚.双极型晶体管，由于兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT (Bipolar Transistor，双极型晶体管)的低导通压降两方面的优点。在直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域广泛应用。
[0003]现有的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)阱的制作方法中，都是先进行阱注入到表面，然后经过高位推进到设计的深度，所以表面浓度最高，越到底部越低。但是表面杂质的浓度高导致器件的阈值电压无法降下来，沟道中载流子的移动能力也受到影响，同时阱之间的隔离也会对器件性能有很大影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种IGBT芯片及其制作方法，有效降低器件阈值电压，提高了载流子的迀移率，增强了阱的隔离能力，减小漏电流；且阱的浓度及深度都很容易控制，能减少长时间热过程带来的工艺偏差和时间成本。
[0005]为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种IGBT芯片的制作方法，包括:
[0006]步骤1、通过离子注入的方式，将硼注入到IGBT器件中；
[0007]步骤2、对所述IGBT器件进行高温退火，激活注入到所述IGBT器件的硼，并使硼达到所述IGBT器件的预设深度，形成P阱；
[0008]步骤3、将磷通过高能离子注入的方式注入到所述P阱下的预定位置，并进行高温退火激活所述磷，形成所述IGBT器件的N阱。
[0009]其中，在所述步骤3之后，还包括:
[0010]步骤4、对所述IGBT器件的N+区进行掺杂，形成所述IGBT器件的发射极。
[0011]其中，在所述步骤4之后，还包括:
[0012]步骤411、对所述IGBT器件进行隔离介质层工艺处理，形成隔离介质层，并进行接触孔光刻，打开所述接触孔；
[0013]步骤412、对所述IGBT器件进行金属工艺处理，形成金属层，并进行金属光刻与刻蚀，将所述发射极与所述栅极引出，进行钝化工艺，保护所述IGBT器件的正面。
[0014]其中，在所述步骤412之后，还包括:
[0015]步骤413、对所述IGBT器件的背面进行减薄，其中，对650V的IGBT器件，减薄的最终厚度为50 μπι-100 μπι;对1200V的IGBT器件，减薄的最终厚度为100 μπι-170 μπι;对1700V的IGBT器件，最终厚度为170 μ m-250 μ m ;对2500V IGBT器件，减薄的最终厚度为250 μ m-350 μ m ;对3300V的IGBT器件，减薄的最终厚度为350 μ m-450 μ m ;对4500VIGBT器件，减薄的最终厚度为450 μπι-600 μπι;对6500V的IGBT器件，减薄的最终厚度为600 μ m-800 μ mD
[0016]其中，在所述步骤413之后，还包括:
[0017]步骤414、对所述IGBT器件进行背面P+注入、激活推进、金属化工艺，形成背面集电极和背面金属层。
[0018]其中，在所述步骤4之后，还包括
[0019]步骤421、对所述IGBT器件进行背面P+注入并退火，形成IGBT器件的背面集电极。
[0020]其中，在所述步骤421之后，还包括:
[0021]步骤422、对所述IGBT器件的隔离介质层工艺处理，形成隔离介质层，并进行接触孔光刻，打开所述接触孔；
[0022]步骤423、对所述IGBT器件进行金属工艺处理，形成金属层，并进行金属光刻与刻蚀，将所述发射极与所述栅极引出，进行钝化工艺，保护所述IGBT器件的正面。
[0023]其中，在所述步骤423之后，还包括:
[0024]步骤424、对所述IGBT器件进行背面金属化工艺，形成背面集电极金属层。
[0025]除此之外，本发明实施例还公开了一种IGBT芯片，应用如上述任一项所述的IGBT芯片制作方法，包括P阱、N阱和基区，所述N阱设置于所述P阱和所述基区之间。
[0026]本发明实施例所提供的IGBT芯片制作方法以及IGBT芯片，与现有技术相比，具有以下优点:
[0027]本发明实施例提供了的IGBT芯片的制作方法，包括:
[0028]步骤1、通过离子注入的方式，将硼注入到IGBT器件中；
[0029]步骤2、对所述IGBT器件进行高温退火，激活注入到所述IGBT器件的硼，并使硼达到所述IGBT器件的预设深度，形成P阱；
[0030]步骤3、将磷通过高能离子注入的方式注入到所述P阱下的预定位置，并进行高温退火激活所述高能磷，形成所述IGBT器件的N阱。
[0031]所述IGBT芯片通过在P阱和基区之间设置N阱，形成倒置阱结构，使得IGBT芯片在导通时增加了一个非平衡空穴进入P阱区的势皇，避免了器件表面杂质浓度过高导致阈值电压无法降下来的弊端，提高了沟道中载流子的移动能力，同时使用高能注入的方式，减少长时间热过程带来的工艺偏差和时间成本，提高了工艺效率，降低了工艺成本。
[0032]由于N型的倒置阱底部浓度高，有一些杂质离子在阱里面就被复合掉了，不会跑到衬底里面去，而且由于N阱浓度提高了，N阱与P阱间的PN结耗尽层宽度变窄，阱的强度得到加强，提高P阱与N阱的隔离能力，减小漏电。
[0033]传统工艺N阱的制作都是先进行阱注入到表面，然后经过长时间高温推进到设计的深度，热预算大，而本发明中的倒置N阱是直接注入后经过短时间高温退火即可得到所需的N阱结构，所增加的热预算几乎可忽略不计；由于传统工艺是使用注入后推进形成N阱和P阱，必然是P阱表面浓度大底部浓度小，而本发明中的倒置N阱可避免对器件表面杂质浓度的影响，N阱浓度可随意控制；传统工艺P阱的表面浓度大，阈值电压较高，载流子移动能力受到限制，而本发明中的倒置N阱可降低器件阈值电压，提高载流子移动能力。
[0034]综上所述，本发明所提供的IGBT芯片及其制作方法，通过使用高能离子注入的方式形成倒置N讲，降低了阈值电压，提高了沟道中载流子的移动能力，减少长时间热过程带来的工艺偏差和时间成本，提高了工艺效率，降低了工艺成本。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本发明实施例所提供的IGBT芯片的制造方法的步骤示意图；
[0037]图2为本发明实施例所提供的IGBT芯片的纵截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]正如【背景技术】部分所述，现有技术中的现有的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)阱的制作方法中，都是先进行阱注入到表面，然后经过高位推进到设计的深度，所以P阱表面浓度最高，越到底部越低。但是表面杂质的浓度高导致器件的阈值电压无法降下来，沟道中载流子的移动能力也受到影响，同时N阱与P阱之间的隔离也会对器件性能有很大影响。
[0039]基于此，本发明实施例提供了一种IGBT芯片的制作方法，包括:
[0040]步骤1、通过离子注入的方式，将硼注入到IGBT器件中；
[0041 ] 步骤2、对所述IGBT器件进行高温退火，激活注入到所述IGBT器件的硼，并使硼达到所述IGBT器件的预设深度，形成P阱；
[0042]步骤3、将磷通过高能离子注入的方式注入到所述P阱下的预定位置，并进行高温退火激活所述高能磷，形成所述IGBT器件的N阱。
[0043]除此之外，本发明实施例还提供了一种还IGBT芯片，应用如上述所述的IGBT芯片制作方法，包括P阱、N阱和基区，所述N阱设置于所述P阱和所述基区之间
[0044]综上所述，本发明实施例所提供的IGBT芯片及其制作方法，通过使用高能离子注入的方式，在P阱和基区之间形成N阱，即形成N型倒置N阱结构，使得IGBT芯片在导通时增加了一个非平衡空穴进入P阱区的势皇，避免了器件P阱表面杂质浓度过高导致阈值电压无法降下来的弊端，降低了阈值电压，提高了沟道中载流子的移动能力，同时使用高能注入的方式，减少长时间热过程带来的工艺偏差和时间成本，提高了工艺效率，降低了工艺成本。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0046]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0047]请参考图1，图1为本发明实施例所提供的所述IGBT芯片的制作方法的步骤图。
[0048]在一种具体方式中，所述IGBT芯片的制作方法，一种IGBT芯片的制作方法，包括:
[0049]步骤1、通过离子注入的方式，将硼注入到IGBT器件中；
[0050]步骤2、对所述IGBT器件进行高温退火，激活注入到所述IGBT器件的硼，并使硼达到所述IGBT器件的预设深度，形成P阱11 ;
[0051]步骤3、将磷通过高能离子注入的方式注入到所述P阱下的预定位置，并进行高温退火激活所述高能磷，形成所述IGBT器件的N阱12。
[0052]本发明所述的IGBT芯片N阱的制作方法，不使用注入后推进的方式，形成一个比衬底浓度高的空穴阻挡层。
[0053]在IGBT芯片的元胞栅极13制造工艺完成后，先利用自对准技术，注入B(硼)并经过高温推进形成型P阱11，然后利用高能离子注入技术，把P (磷)注入到设计位置，并经过短时间的高温退火工艺使注入的P激活，成功实现在P型阱外围直接形成一个比衬底浓度高的空穴阻挡层，即N阱，接下来按正常芯片制造流程完成其余工艺，得到具有倒置阱结构的IGBT芯片。