一種逆導(dǎo)型igbt器件及其形成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種逆導(dǎo)型IGBT器件，包括：半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)的集電極，所述集電極包括并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)；形成于所述集電極表面的鋁金屬層，所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區(qū)；形成于所述鋁金屬層表面的鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)，從而使得所述集電區(qū)與其表面的金屬層之間形成良好的歐姆接觸，且所述短路區(qū)與其表面的金屬層之間形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而降低所述集電極與其表面金屬層的接觸電阻，提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，傳統(tǒng)的IGBT器件包括:漂移區(qū)101 ;位于所述漂移區(qū)101上表面的基區(qū)100 ;位于所述漂移區(qū)101和基區(qū)100表面的柵極結(jié)構(gòu)105 ;位于所述漂移區(qū)101下表面的緩沖層102 ;位于所述緩沖層102下表面的集電極結(jié)構(gòu)103以及位于所述集電極結(jié)構(gòu)103下表面的金屬電極104。
[0003]傳統(tǒng)的IGBT器件在承受反壓時(shí)，集電結(jié)反偏而不能導(dǎo)通。所以在工作時(shí)，IGBT器件經(jīng)常與一個(gè)反并聯(lián)的快恢復(fù)二極管一起使用，從而通過(guò)快恢復(fù)二極管為IGBT器件的感性負(fù)載提供電流的釋放通道。實(shí)際應(yīng)用中的大多數(shù)IGBT單管及模塊由IGBT芯片與快恢復(fù)二極管芯片共同封裝而成。為了降低系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的整體可靠性，人們發(fā)明了一種逆導(dǎo)型IGBT，簡(jiǎn)稱(chēng)RC-1GBT。逆導(dǎo)型IGBT是當(dāng)前國(guó)際上一種新型的IGBT器件，如圖2所示，最早提出于1988年。
[0004]如圖2所示，逆導(dǎo)型IGBT器件包括:漂移區(qū)201 ;位于所述漂移區(qū)201上表面的基區(qū)200 ;位于所述漂移區(qū)201和基區(qū)200表面的柵極結(jié)構(gòu)205 ;位于所述漂移區(qū)201下表面的緩沖層202 ;位于所述緩沖層202下表面的集電極結(jié)構(gòu)203，所述集電極結(jié)構(gòu)203包括并列位于所述緩沖層202下表面的集電區(qū)2031和短路區(qū)2032 ;位于所述集電極結(jié)構(gòu)203下表面的金屬電極204。
[0005]對(duì)比圖1和圖2可以看出，相較于傳統(tǒng)的IGBT器件，逆導(dǎo)型IGBT器件的集電極結(jié)構(gòu)203不是連續(xù)的重?fù)诫sP型集電區(qū)2031，而是間斷的引入了一些與集電區(qū)2031并列位于所述緩沖層202表面的重?fù)诫sN型短路區(qū)2032，從而使得逆導(dǎo)型IGBT器件的基區(qū)200、漂移區(qū)201、緩沖層202以及短路區(qū)2032構(gòu)成一個(gè)PIN 二極管，使得逆導(dǎo)型IGBT器件等效于一個(gè)IGBT與一個(gè)PIN 二極管反并聯(lián)，只是將其集成在同一芯片中，從而為其反偏時(shí)提供一個(gè)緊湊的電流釋放電路。而且，在關(guān)斷期間，短路區(qū)2032為漂移區(qū)201內(nèi)的過(guò)剩載流子提供了一條有效的抽走通道，大大縮短了逆導(dǎo)型IGBT器件的關(guān)斷時(shí)間。
[0006]相對(duì)于傳統(tǒng)的IGBT器件，逆導(dǎo)型IGBT器件節(jié)省了芯片面積和封裝、測(cè)試費(fèi)用，降低了器件成本。此外，逆導(dǎo)型IGBT器件還具有較低的損耗，良好的安全電壓特性，正的溫度系數(shù)，以及良好的關(guān)斷特性、良好的短路特性和良好的功率循環(huán)特性。
[0007]由于逆導(dǎo)型IGBT器件在成本和性能上具有很大的優(yōu)勢(shì)，再加上巨大的市場(chǎng)需求，使得不斷提高逆導(dǎo)型IGBT器件的性能成為國(guó)內(nèi)外各大廠商研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法，以提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性能。[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
[0010]一種逆導(dǎo)型IGBT器件，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)的集電極，所述集電極包括并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)；形成于所述集電極表面的鋁金屬層，所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區(qū)；形成于所述鋁金屬層表面的鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
[0011]優(yōu)選的，所述短路區(qū)的形成工藝為普通退火時(shí)，所述鋁金屬層只覆蓋所述集電區(qū)。
[0012]優(yōu)選的，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層和所述短路區(qū)表面，且完全覆蓋所述集電區(qū)表面的鋁金屬層和所述短路區(qū)。
[0013]優(yōu)選的，所述短路區(qū)的形成工藝為激光退火時(shí)，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
[0014]優(yōu)選的，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層表面，且完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)表面的鋁金屬層。
[0015]優(yōu)選的，所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，還包括:形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層，且所述緩沖層與所述集電區(qū)以及短路區(qū)的上表面相鄰。
[0016]一種逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成短路區(qū)，所述短路區(qū)與所述集電區(qū)并列形成于所述半導(dǎo)體襯底的下表面內(nèi)；在所述鋁金屬層與所述短路區(qū)的表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述鋁金屬層和短路區(qū)。
[0017]優(yōu)選的，所述集電區(qū)和短路區(qū)的形成工藝為普通退火。
[0018]優(yōu)選的，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層包括:對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行P型離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底的下表面內(nèi)形成P型摻雜層；在所述P型摻雜層的表面形成鋁金屬層；將部分半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P型摻雜層和鋁金屬層完全去除，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層。
[0019]一種逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)；在所述集電區(qū)和短路區(qū)表面形成鋁金屬層，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)；在所述鋁金屬層表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
[0020]優(yōu)選的，所述集電區(qū)和短路區(qū)的形成工藝為激光退火。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)之前還包括:在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層，且所述緩沖層與所述集電區(qū)和短路區(qū)的上表面相鄰。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，所述集電極表面形成有鋁金屬層，且所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區(qū)，從而使得所述集電區(qū)與其表面的金屬層之間形成良好的歐姆接觸，然后在采用普通退火的工藝條件下，在所述鋁金屬層和短路區(qū)表面形成鈦金屬層，從而使得所述短路區(qū)與其表面的金屬層之間也形成良好的歐姆接觸，或者采用激光退火的工藝，來(lái)提高所述短路區(qū)中真正激活的雜質(zhì)離子濃度，從而使得所述短路區(qū)與其表面的金屬層之間也形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而降低所述集電極與其表面金屬層的接觸電阻，提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性能。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為鈦金屬層與P型集電區(qū)形成歐姆接觸時(shí)的伏安特性曲線；
[0028]圖4為鋁金屬層與P型集電區(qū)形成歐姆接觸時(shí)的伏安特性曲線；
[0029]圖5為不同金屬層與N型短路區(qū)形成歐姆接觸時(shí)的勢(shì)壘高度測(cè)量值；
[0030]圖6-圖15為本發(fā)明實(shí)施例一所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法的示意圖；
[0031]圖16-圖23為本發(fā)明實(shí)施例二所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]在制作半導(dǎo)體器件時(shí)，為了使器件芯片和封裝基座之間粘接強(qiáng)度高，空洞少，接觸電阻和接觸熱阻小，熱匹配性能好，使器件具有良好的熱疲性能和較高的可靠性，通常需要在芯片背面制作多層金屬，即金屬化系統(tǒng)，從而使得芯片，多層金屬，焊接材料以及基座應(yīng)力相匹配，粘接牢固。
[0033]在IGBT、FRD、·VDMOS中，常用的金屬化系統(tǒng)有①Al-T1-N1-Ag ;②T1-N1-Ag。此外還有:③ T1-N1-Au Cr-N1-Au Cr-Au V-N1-Ag ?’⑦ V-N1-Au ?’⑧ V-Au Ti/Ni/Sn/Au ;⑩Ti/Ni/SnAg (合金)等等。其中，Ti金屬層或Cr金屬層為阻擋金屬層,一方面用于阻擋金屬向娃襯底中擴(kuò)散，另一方面還能侵蝕掉娃襯底表面的自然氧化層，提高娃襯底表面粘附性能，其厚度通常為300nm ；Ni金屬層主要用于提供良好的焊接性，其厚度通常為500nm ;金屬Au或金屬Ag由于其密度較大,具有較好的物質(zhì)潤(rùn)濕性，因此，Au金屬層或Ag金屬層主要用于為焊接時(shí)提供一致的、良好的潤(rùn)濕性，而且，由于這層金屬比較穩(wěn)定，還可以防止外界環(huán)境對(duì)半導(dǎo)體器件的侵蝕。此外，半導(dǎo)體器件的金屬化系統(tǒng)還包括位于背面最頂層的金屬，其金屬類(lèi)型視具體的封裝工藝要求而定。
[0034]一般情況下，對(duì)于IGBT器件，通常選擇Al-T1-N1-Ag作為背面金屬化系統(tǒng)；而對(duì)于FRD器件和VDMOS器件，則通常選擇T1-N1-Ag作為背面金屬化系統(tǒng)。然而，利用現(xiàn)有技術(shù)中的制造方法，逆導(dǎo)型IGBT器件不論選擇Al-T1-N1-Ag作為背面金屬化系統(tǒng)，還是選擇T1-N1-Ag作為背面金屬化系統(tǒng)，其芯片與基座之間均不能形成良好的歐姆接觸，性能較差。
[0035]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的逆導(dǎo)型IGBT器件在制作時(shí)。一般通過(guò)離子注入、低溫退火的方式形成集電極結(jié)構(gòu)203，導(dǎo)致集電極結(jié)構(gòu)203中的雜質(zhì)離子激活率比較低。而所述逆導(dǎo)型IGBT器件的集電結(jié)構(gòu)203包括:并列形成于所述緩沖層202表面的P型集電區(qū)2031和N型短路區(qū)2032。雖然，所述集電區(qū)2031與金屬的接觸勢(shì)壘較低，但是如果集電區(qū)2031中的雜質(zhì)離子激活不充分，會(huì)使得集電區(qū)2031與大多數(shù)的金屬很難形成良好的歐姆接觸。如圖3所示，鈦金屬層與P型集電區(qū)2031接觸時(shí)，表現(xiàn)出輕微的整流特性，從而使得制成的逆導(dǎo)型IGBT器件在應(yīng)用時(shí)，具有較大的接觸電阻，導(dǎo)致所述逆導(dǎo)型IGBT器件的耗散功率增加。
[0036]發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，金屬鋁是受主雜質(zhì)，在與集電區(qū)2031接觸形成硅鋁合金時(shí)，會(huì)在集電區(qū)2031表面形成一層很薄的重?fù)诫sP型層，有助于鋁金屬層與低摻雜濃度的集電區(qū)2031形成良好的歐姆接觸，如圖4所示。但是，如果要保證短路區(qū)2032與鋁金屬層也形成良好的歐姆接觸，短路區(qū)2032中的雜質(zhì)離子濃度必須大于IO19 cm _3，雖然，短路區(qū)2012中注入的雜質(zhì)濃度很高，但由于短路區(qū)2032中的雜質(zhì)離子激活不充分，導(dǎo)致短路區(qū)2032中真正激活的雜質(zhì)離子濃度很難達(dá)到IO19 cm _3，使得鋁金屬層與短路區(qū)2032不能形成良好的歐姆接觸。
[0037]然而，如圖5所示，相較于金屬鋁，N型短路區(qū)2032與金屬鈦的接觸勢(shì)壘更低一些，從而使得N型短路區(qū)2032可以與鈦金屬層形成良好的歐姆接觸。
[0038]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法。其中，所述逆導(dǎo)型IGBT器件，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)的集電極，所述集電極包括并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)；形成于所述集電極表面的鋁金屬層，所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區(qū)；形成于所述鋁金屬層表面的鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
[0039]相應(yīng)的，本發(fā)明提供的一種逆導(dǎo)型IGBT器件形成方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成短路區(qū)，所述短路區(qū)與所述集電區(qū)并列形成于所述半導(dǎo)體襯底的下表面內(nèi)；在所述鋁金屬層與所述短路區(qū)的表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述鋁金屬層和短路區(qū)。
[0040]本發(fā)明提供的另一種逆導(dǎo)型IGBT器件形成方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)；在所述集電區(qū)和短路區(qū)表面形成鋁金屬層，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)；在所述鋁金屬層表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法中，通過(guò)在所述集電區(qū)表面形成鋁金屬層，并在不同的工藝條件下，在所述短路區(qū)表面形成不同的金屬層，從而在保證所述集電區(qū)與其表面的金屬層保持良好的歐姆接觸的前提下，使得所述短路區(qū)也能與其表面的金屬層形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而降低所述集電極與其表面金屬層的接觸電阻，提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性能。
[0042]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明所提供的功率半導(dǎo)體器件優(yōu)選為IGBT器件，且本發(fā)明實(shí)施例以所述功率半導(dǎo)體器件為IGBT器件為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。
[0044]實(shí)施例一:
[0045]參考圖6-圖15，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法，包括:
[0046]步驟101:提供半導(dǎo)體襯底600，所述半導(dǎo)體襯底600可以為N型摻雜，也可以為P型摻雜，視具體情況而定。在本發(fā)明實(shí)施例中，以所述半導(dǎo)體襯底600為N型摻雜為例，對(duì)本發(fā)明所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0047]步驟102:在所述半導(dǎo)體襯底600下表面內(nèi)形成集電區(qū)601，所述集電區(qū)601表面形成有鋁金屬層602。
[0048]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟102具體包括:
[0049]步驟10201:如圖6所示，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底600的下表面進(jìn)行P型離子注入，并進(jìn)行普通退火，在所述半導(dǎo)體襯底600的下表面內(nèi)形成P型摻雜層601’，如圖7所示；
[0050]步驟10202:如圖8所示，在所述P型摻雜層601’的表面淀積鋁金屬，形成鋁金屬層602’，在本實(shí)施例中，所述鋁金屬層602’的形成工藝為淀積，但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鋁金屬層602’的形成工藝也可以為其他工藝，本發(fā)明對(duì)此并不限定；
[0051]步驟10203:如圖9所示，在所述鋁金屬層602’表面形成光刻膠603，并在所述光刻膠603表面放置掩膜版，所述掩膜版上具有與所述半導(dǎo)體襯底600內(nèi)待形成短路區(qū)位置相對(duì)應(yīng)的刻蝕窗口，然后以所述掩膜版為掩膜對(duì)所述光刻膠603進(jìn)行刻蝕，以在所述光刻膠603上形成與所述掩膜版上刻蝕窗口相對(duì)應(yīng)的凹槽；最后，以所述光刻膠603為掩膜，依次對(duì)所述鋁金屬層602’和所述P型摻雜層601’進(jìn)行刻蝕，將部分半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P型摻雜層601’和鋁金屬層602’完全去除，即將所述半導(dǎo)體襯底600內(nèi)待形成短路區(qū)位置處的P型摻雜層601’和鋁金屬層602’完全去除，在所述半導(dǎo)體襯底600下表面內(nèi)形成集電區(qū)601，所述集電區(qū)601表面形成有鋁金屬層602，如圖10所示。
[0052]需要說(shuō)明的是，步驟10203中將所述半導(dǎo)體襯底600內(nèi)待形成短路區(qū)位置處的P型摻雜層601’和鋁金屬層602’完全去除過(guò)程中的刻蝕深度可以為剛剛好刻蝕掉所述P型摻雜層601’，也可以有一定程度的過(guò)刻，即也可以完全刻蝕掉所述P型摻雜層601’后，再進(jìn)行進(jìn)一步刻蝕，從而刻蝕掉相應(yīng)位置的半導(dǎo)體襯底600表面。
[0053]步驟103:如圖11和12所示，繼續(xù)以所述光刻膠603為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底600的下表面進(jìn)行N型離子注入，并進(jìn)行普通退火，在所述半導(dǎo)體襯底600的下表面內(nèi)形成N型摻雜層，即短路區(qū)604，所述短路區(qū)604與所述集電區(qū)601并列形成于所述半導(dǎo)體襯底600的下表面內(nèi)。
[0054]步驟104:如圖13所示，去除所述光刻膠，在所述短路區(qū)604和鋁金屬層602的表面淀積鈦金屬，形成鈦金屬層605，所述鈦金屬層605完全覆蓋所述鋁金屬層602和所述短路區(qū)604。在本實(shí)施例中，所述鈦金屬層605的形成工藝為淀積，但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鈦金屬層605的形成工藝也可以為其他工藝，本發(fā)明對(duì)此并不限定；
[0055]步驟105:如圖14所示，在所述鈦金屬層605表面依次形成鎳金屬層606和銀金屬層607，形成所述逆導(dǎo)型IGBT器件的背面金屬化系統(tǒng)。
[0056]需要說(shuō)明的是，步驟10201和步驟10301中的普通退火可以進(jìn)行，也可以不進(jìn)行，從而在所述金屬化系統(tǒng)形成之后，統(tǒng)一進(jìn)行普通退火，以減少所述逆導(dǎo)型IGBT器件的工藝步驟。
[0057]還需要說(shuō)明的是，如圖15所示，當(dāng)所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，在所述半導(dǎo)體襯底600下表面內(nèi)形成集電區(qū)601之前還包括:在所述半導(dǎo)體襯底600內(nèi)形成緩沖層608，且所述緩沖層608與所述集電區(qū)601和短路區(qū)604的上表面相鄰。
[0058]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法中，所述集電極表面形成有鋁金屬層，且所述鋁金屬層只覆蓋所述集電區(qū)，從而使得所述集電區(qū)與其表面的金屬層之間形成良好的歐姆接觸，然后在采用普通退火的工藝條件下，在所述鋁金屬層和短路區(qū)表面形成鈦金屬層，從而使得所述短路區(qū)與其表面的金屬層之間也形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而降低所述集電極與其表面金屬層的接觸電阻，提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性倉(cāng)泛。
[0059]而且，本發(fā)明所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件形成方法中，只用了一次掩膜，形成了所述逆導(dǎo)型IGBT器件的集電區(qū)和短路區(qū)，同時(shí)分別在所述集電區(qū)和短路區(qū)表面形成了不同的金屬化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了所述集電區(qū)與短路區(qū)分別和其表面的金屬層形成良好的歐姆接觸，方法簡(jiǎn)單，成本較低。
[0060]實(shí)施例二:
[0061]參考圖16-圖23，本發(fā)明還提供了另一種逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法，包括:
[0062]步驟201:提供半導(dǎo)體襯底700，所述半導(dǎo)體襯底700可以為N型摻雜，也可以為P型摻雜，視具體情況而定。在本發(fā)明實(shí)施例中，以所述半導(dǎo)體襯底700為N型摻雜為例，對(duì)本發(fā)明所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0063]步驟202:在所述半導(dǎo)體襯底700下表面內(nèi)形成并列設(shè)置的集電區(qū)701和短路區(qū)704。
[0064]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟202具體包括:
[0065]步驟20201:如圖16和圖17所示，在所述半導(dǎo)體襯底700下表面形成光刻膠703’，所述光刻膠703’上形成有與所述半導(dǎo)體襯底700內(nèi)待形成集電區(qū)701位置相對(duì)應(yīng)的刻蝕窗口 ；以所述光刻膠703’為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底700的下表面進(jìn)行P型離子注入，并進(jìn)行激光退火，在所述半導(dǎo)體襯底700的下表面內(nèi)形成集電區(qū)701 ；
[0066]步驟20202:如圖18和19所示，在所述集電區(qū)701表面形成光刻膠703，以所述光刻膠703為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底700的下表面進(jìn)行N型離子注入，并進(jìn)行激光退火，在所述半導(dǎo)體襯底700的下表面內(nèi)形成N型摻雜層，即短路區(qū)704。
[0067]需要說(shuō)明的是，步驟20201中的激光退火工藝可以進(jìn)行，也可以不進(jìn)行，從而在步驟20202中統(tǒng)一進(jìn)行，以減少所述逆導(dǎo)型IGBT器件形成的工藝步驟。
[0068]由于激光退火刻蝕瞬時(shí)加熱半導(dǎo)體襯700的背面結(jié)構(gòu)，使得激光退火產(chǎn)生的高溫可以瞬間激活所述短路區(qū)704中的雜質(zhì)離子，從而顯著提高所述短路區(qū)704中的雜質(zhì)激活率，使得所述短路區(qū)704中激活的雜質(zhì)離子濃度大于IO19 cm _3，進(jìn)而使得所述短路區(qū)704與鋁金屬層702形成良好的歐姆接觸。而且由于加熱時(shí)間較短，激光退火產(chǎn)生的熱量，不足以傳遞到所述半導(dǎo)體襯底700的正面，因此，不會(huì)破壞其正面結(jié)構(gòu)。
[0069]步驟203:如圖20所示，去除所述光刻膠703，在所述集電區(qū)701和短路區(qū)704的表面淀積鋁金屬，形成鋁金屬層702，所述鋁金屬層702完全覆蓋所述集電區(qū)701和短路區(qū)704。在本實(shí)施例中，所述鋁金屬層702的形成工藝為淀積，但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鋁金屬層702的形成工藝也可以為其他工藝，本發(fā)明對(duì)此并不限定；
[0070]步驟204:如圖21所示，在所述鋁金屬層702的表面淀積鈦金屬，形成鈦金屬層705，所述鈦金屬層705完全覆蓋所述鋁金屬層702。在本實(shí)施例中，所述鈦金屬層705的形成工藝為淀積，但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鈦金屬層705的形成工藝也可以為其他工藝，本發(fā)明對(duì)此并不限定。[0071]步驟205:如圖22所示，在所述鈦金屬層705表面依次形成鎳金屬層706和銀金屬層707，形成所述逆導(dǎo)型IGBT器件的背面金屬化系統(tǒng)。
[0072]需要說(shuō)明的是，如圖23所示，當(dāng)所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，在所述半導(dǎo)體襯底700下表面內(nèi)形成集電區(qū)701和短路區(qū)704之前還包括:在所述半導(dǎo)體襯底700內(nèi)形成緩沖層708，且所述緩沖層708與所述集電區(qū)701和短路區(qū)704的上表面相鄰。
[0073]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件及其形成方法中，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層，從而保證了所述集電區(qū)與其表面金屬層之間形成良好的歐姆接觸；而且通過(guò)采用激光退火，提高了所述短路區(qū)的退火溫度，從而顯著提高了所述短路區(qū)中的雜質(zhì)離子激活率，使得所述短路區(qū)與鋁金屬層之間也可以形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而降低所述集電極與其表面金屬層的接觸電阻，提高所述逆導(dǎo)型IGBT器件的性能。
[0074]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0075]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底； 形成于所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)的集電極，所述集電極包括并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)； 形成于所述集電極表面的鋁金屬層，所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區(qū)； 形成于所述鋁金屬層表面的鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述短路區(qū)的形成工藝為普通退火時(shí)，所述鋁金屬層只覆蓋所述集電區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層和所述短路區(qū)表面，且完全覆蓋所述集電區(qū)表面的鋁金屬層和所述短路區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述短路區(qū)的形成工藝為激光退火時(shí)，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層表面，且完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)表面的鋁金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，還包括:形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層，且所述緩沖層與所述集電區(qū)以及短路區(qū)的上表面相鄰。
7.一種逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層； 在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成短路區(qū)，所述短路區(qū)與所述集電區(qū)并列形成于所述半導(dǎo)體襯底的下表面內(nèi)； 在所述鋁金屬層與所述短路區(qū)的表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述鋁金屬層和短路區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述集電區(qū)和短路區(qū)的形成工藝為普通退火。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層包括: 對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行P型離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底的下表面內(nèi)形成P型摻雜層； 在所述P型摻雜層的表面形成鋁金屬層； 將部分半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P型摻雜層和鋁金屬層完全去除，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)，所述集電區(qū)表面形成有鋁金屬層。
10.一種逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成并列設(shè)置的集電區(qū)和短路區(qū)； 在所述集電區(qū)和短路區(qū)表面形成鋁金屬層，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)； 在所述鋁金屬層表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區(qū)和短路區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述集電區(qū)和短路區(qū)的形成工藝為激光退火。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述逆導(dǎo)型IGBT器件為穿通型IGBT器件時(shí)，在所述半導(dǎo)體襯底下表面內(nèi)形成集電區(qū)之前還包括:在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層，且所述緩沖層·與所述集電區(qū)和短路區(qū)的上表面相鄰。
【文檔編號(hào)】H01L29/08GK103855198SQ201210500942
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】張文亮, 朱陽(yáng)軍, 田曉麗, 胡愛(ài)斌, 盧爍今 申請(qǐng)人:上海聯(lián)星電子有限公司, 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所, 江蘇中科君芯科技有限公司