逆導型igbt背面工藝的形成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體集成電路制造方法，特別是涉及一種逆導型(RC) IGBT背面工藝的形成方法。
【背景技術】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor),是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和電力晶體管(GTR)即耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管的低導通壓降兩方面的優點。
[0003]但是在IGBT產品的應用中，需要搭配并聯相應規格的快恢復二極管(FASTRECOVERED D1DE, FRD)產品作為關斷時的電流泄放回路，保護IGBT芯片。
[0004]由于IGBT產品和FRD產品在性能優化上，對工藝提出不同的要求，因此在高端應用上，IGBT和FRD產品是通過不同的芯片在電路上或者模塊內部并聯來實現；對于低端應用，通過在同一個芯片上形成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，逆導型IGBT的結構示意圖；逆導型IGBT集成在一起的IGBT和FRD，IGBT的正面工藝結構包括元胞區和耐壓保護區，耐壓保護區圍繞在元胞區的周側。所述元胞區形成有IGBT的單元結構，所述IGBT的單元結構包括:
[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]發射區105，由形成于所述P阱104表面的N型重摻雜區組成，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射區105和所述N型漂移區的溝道。發射區105也即IGBT中的MOS器件的源區。
[0009]P阱引出區105，由P型重摻雜區組成；所述P阱引出區105穿過所述發射區105進入到所述P阱104中，所述P阱引出區105同時和所述發射區105和所述P阱104接觸。
[0010]正面金屬層109，柵極和發射極分別由正面金屬層109組成，柵極通過穿過層間膜107的接觸孔108和所述多晶硅柵102接觸，發射極通過接觸孔108和所述P阱引出區105接觸。
[0011]背面工藝結構包括，重摻雜的P型注入層111，由所述P型注入層111組成IGBT的集電區；重摻雜的N型注入層112，由所述N型注入層112組成FRD的背面N+區；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，是現有逆導型IGBT背面工藝的形成方法方法流程圖；如圖3A至圖3D所示，是現有方法各步驟中逆導型IGBT的背面結構示意圖；現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正面完成逆導型IGBT的正面工藝。
[0014]步驟二、如圖3A所示，對所述襯底101進行背面減薄并對所述襯底101的背面進行全面第一次N型重摻雜離子注入形成N型場截止層110 ;圖3A中省略了正面工藝結構的不意O
[0015]步驟三、如圖3A所示，對所述襯底101的背面進行全面的重摻雜的硼離子注入，形成的硼離子注入區Illa位于所述N型場截止層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+區圖形，具體為:先形成光刻膠114，再采用光罩115進行曝光。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為掩膜進行背面第二次N型重摻雜離子注入即圖3B中的背面N+注入，形成第二次N型重摻雜離子注入區112a。
[0018]步驟六、背面去膠。
[0019]步驟七、如圖3C所示，進行背面全區域激光退火。退火激光后的硼離子注入區Illa用111表示并作為IGBT的集電區111，第二次N型重摻雜離子注入區112a用112表示并作為FRD器件的背面N+區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，現有方法的RC-1GBT的FRD器件的背面N+區112是通過背面工藝形成且需要采用光刻工藝進行定義，不僅工藝成本高，而且會產生背面對準問題和去膠問題，也即會產生前道后道兼容性問題。

【發明內容】

[0022]本發明所要解決的技術問題是提供一種逆導型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生背面光刻工藝所帶來的背面對準問題和去膠問題。
[0023]為解決上述技術問題，本發明提供的逆導型IGBT背面工藝的形成方法的逆導型IGBT半導體器件集成有IGBT器件和快速恢復二極管，包括如下步驟:
[0024]步驟一、在N型摻雜的襯底正面完成逆導型IGBT的正面工藝。
[0025]步驟二、對所述襯底進行背面減薄并對所述襯底的背面進行全面第一次N型重摻雜離子注入形成N型場截止層。
[0026]步驟三、對所述襯底的背面進行全面的重摻雜的硼離子注入，形成的硼離子注入區位于所述N型場截止層的背部表面。
[0027]步驟四、對所述襯底的背面的全區域進行第一次激光退火，該第一次激光退火實現對所述硼離子注入區的激活。
[0028]步驟五、對所述襯底的背面進行全面第二次N型重摻雜離子注入，形成的第二次N型重摻雜離子注入區位于激活后的所述硼離子注入區中。
[0029]步驟六、對所述襯底的背面的部分區域進行第二次激光退火并實現第二次激光退火區域的所述第二次N型重摻雜離子注入區的激活；由所述第二次激光退火激活后的所述第二次N型重摻雜離子注入區組成所述快速恢復二極管的背面N+區；由第二次激光退火區域外的所述硼離子注入區組成所述IGBT器件的集電區。
[0030]步驟七、在所述襯底的背面形成背面金屬層。
[0031]進一步的改進是，所述正面工藝包括形成元胞區和耐壓保護區的工藝。
[0032]進一步的改進是,所述元胞區形成有IGBT的單元結構，所述IGBT的單元結構包括:
[0033]P阱，形成于所述襯底的正面；由所述P阱和所述N型場截止層之間所述襯底作為N型漂移區。
[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]發射區，由形成于所述P阱表面的N型重摻雜區組成，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射區和所述N型漂移區的溝道。
[0036]P阱引出區，由P型重摻雜區組成；所述P阱引出區穿過所述發射區進入到所述P阱中，所述P阱引出區同時和所述發射區和所述P阱接觸。
[0037]正面金屬層，柵極和發射極分別由正面金屬層組成，柵極通過接觸孔和所述多晶硅柵接觸，發射極通過接觸孔和所述P阱引出區接觸。
[0038]本發明的IGBT的集電區和FRD的背面N+區的離子注入都采用全面注入形成，并通過部分區域的激光退火來定義IGBT的集電區和FRD的背面N+區，所以本發明不需要采用光刻工藝來定義背面的IGBT的集電區和FRD的背面N+區，能降