一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法，包括：将磷扩散炉升温至680℃～720℃，通入流量为15slm～30slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；调温至800℃～850℃，通入流量为15slm～30slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；保持温度、压力和氮气流量不变，进行第一次磷扩散。所述改善IGBT磷扩散均匀性的方法，通过在IGBT芯片表面形成氧化阻挡层，提升磷扩散的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制备
，特别是涉及一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法。
技术介绍
由于IGBT出具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、易电压控制、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，通过集电极空穴注入的电导调制效应，大大降低了导通电阻，减少了通态功耗。目前功率IGBT已广泛应用于变频家电、风能发电、机车牵引、智能电网等领域是一种性能优良的功率器件、市场前景广阔。其应用的制约因素是成本较高，其电学性能还有进一步提高的可能，因此对于公益研发人员来说，如何改善IGBT的电学性能，降低生产成本是至关重要的。而在IGBT的工艺生产中，磷扩工艺是其中最关键的技术之一。磷扩工艺只要是指N+区磷扩工艺，N+区的电学特性及结构特性对芯片的性能如Vgeth、Vceon等有重要影响。现有技术中主要使用液态三氯氧磷源为掺杂源，由于其掺杂的目的以形成PN结的浓度梯度差为主，用来评估这项工艺是否满足要求的指标比较单一，一般采用统计监控平均值以及均匀性进行比较。这类磷扩散工艺的最大问题是较差的均匀性，采用三氯氧磷液态源的扩散方式，无论是片内、片间还是批间，都存在极差大、分布离散、重复性不高的现象，进而影响产品成品率，造成生产周期加长、原材料浪费和生产成本提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法，提高磷扩散的均匀性，提高和控制IGBT芯片内的磷扩散的浓度和均匀性，保证表面掺杂浓度，使大量杂质扩散且符合浅结及窄杂质分布，起到了对杂质起到分凝吸杂效果，保证PN结一致性，提高工艺的优良率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法，包括：步骤1，将磷扩散炉升温至680℃～720℃，通入流量为15slm～30slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；步骤2，将所述磷扩散炉调温至800℃～850℃，通入流量为15slm～30slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，所述磷扩散炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；步骤3，保持所述磷扩散炉的温度、压力和氮气流量不变，对所述IGBT芯片进行第一次磷扩散。其中，在所述步骤3之后，还包括：步骤4，停止所述第一次磷扩散，通入流量15slm～30slm的氮气吹扫所述磷扩散炉内的所述第一次磷扩散残留的气体，将所述磷扩散炉内的温度升高至900℃～980℃，将所述磷扩散炉内的APC压力保持在0.05KPA～0.3KPA，对所述IGBT芯片进行恒温推阱。其中，在所述步骤4之后，还包括：步骤5，保持所述磷扩散炉内的压力和氮气流量不变，将所述磷扩散炉内的温度降低到750℃～800℃后，对所述IGBT芯片进行第二次磷扩散、退火。其中，在所述步骤5之后，还包括：步骤6，将所述磷扩散炉的温度降低至680℃～720℃，将所述小舟推出所述磷扩散炉。其中，所述步骤2，包括：调温至800℃～850℃，通入流量为500sccm～2000sccm的氧气，在通入氧气预定时间后，再通入15slm～30slm流量的氮气。其中，所述对所述IGBT芯片进行第一次磷扩散，或所述对所述IGBT芯片进行第二次磷扩散、退火，包括：对所述磷扩散炉通入氧气和携磷源气体对所述IGBT芯片进行磷扩散，所述氧气的流量为500sccm～2000sccm，所述携磷源气体的流量为1000～2000sccm。其中，所述磷扩散炉为立式磷扩散炉或水平磷扩散炉。本专利技术实施例所提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术实施例提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法，包括：步骤1，将磷扩散炉升温至680℃～720℃，通入流量为15slm～30slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；步骤2，将所述磷扩散炉调温至800℃～850℃，通入流量为15slm～30slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，所述磷扩散炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；步骤3，保持所述磷扩散炉的温度、压力和氮气流量不变，对所述IGBT芯片进行第一次磷扩散。所述改善IGBT磷扩散均匀性的方法，通过在对IGBT芯片进行磷扩散之前，在磷扩散炉中通入氧气对IGBT芯片氧化，在IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层，提升后续的磷扩散的均匀性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。图1为本专利技术实施例提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1～图2，图1为本专利技术实施例提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的改善IGBT磷扩散均匀性的方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图。在一种具体实施方式中，所述改善IGBT磷扩散均匀性的方法，包括：步骤1，将磷扩散炉升温至700℃，通入流量为20slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；在较低温度下将装载有IGBT芯片的小舟推入磷扩散炉内，并将IGBT芯片置于氮气环境下，对IGBT芯片形成保护，使得IGBT形成氧化阻挡层的温度和环境严格控制，这样可以通过在指定温度和氧气环境下获得指定生长速率的氧化阻挡层，使得最终获得的氧化阻挡层的厚度更加精确，需要指出的是，本专利技术对IGBT芯片进入磷扩散炉的温度不做具体限定，一般在680℃～720℃，对通入的氮气的流量不做限定，一般在15slm～30slm。除了通入氮气外，还可以通入其它的保护气体。步骤2，将所述磷扩散炉调温至800℃，通入流量为20slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，所述磷扩散炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；通过在对IGBT芯片进行磷扩散之前，在磷扩散炉中通入氧气对IGBT芯片氧化，在IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层，提升后续的磷扩散的均匀性，本专利技术对从步骤1到步骤2中磷扩散炉的升温方式和速度不做限定，形成氧化阻挡层的温度一般在800℃～850℃，但是在形成氧化阻挡层的过程中，温度尽量恒定或者波动幅度较小，这样能够提高获得氧化阻挡层的厚度更加精确，同理通入氮气的流量不变。由于需要的氧化阻挡层的厚度很小，通入的参与氧化的氧气的流量一般500sccm～2000sccm，而氧气的流量一般是在500sccm～2000sccm中取一个定值，只要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法，其特征在于，包括：步骤1，将磷扩散炉升温至680℃～720℃，通入流量为15slm～30slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；步骤2，将所述磷扩散炉调温至800℃～850℃，通入流量为15slm～30slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，所述磷扩散炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；步骤3，保持所述磷扩散炉的温度、压力和氮气流量不变，对所述IGBT芯片进行第一次磷扩散。

【技术特征摘要】
1.一种改善IGBT磷扩散均匀性的方法，其特征在于，包括：步骤1，将磷扩散炉升温至680℃～720℃，通入流量为15slm～30slm的氮气，将放置有需磷扩散的IGBT芯片的小舟推入所述磷扩散炉内；步骤2，将所述磷扩散炉调温至800℃～850℃，通入流量为15slm～30slm的氮气和流量为500sccm～2000sccm的氧气，所述磷扩散炉内的APC压力控制在0.05KPA～0.3KPA，在所述IGBT芯片的表面形成氧化阻挡层；步骤3，保持所述磷扩散炉的温度、压力和氮气流量不变，对所述IGBT芯片进行第一次磷扩散。2.如权利要求1所述改善IGBT磷扩散均匀性的方法，其特征在于，在所述步骤3之后，还包括：步骤4，停止所述第一次磷扩散，通入流量15slm～30slm的氮气吹扫所述磷扩散炉内的所述第一次磷扩散残留的气体，将所述磷扩散炉内的温度升高至900℃～980℃，将所述磷扩散炉内的APC压力保持在0.05KPA～0.3KPA，对所述IGBT芯片进行恒温推阱。3.如权利要求2所述改善IGBT磷扩散均匀性的方法，其特征在于，在所述步骤4之后，还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐云，杜龙欢，罗湘，孙小虎，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43