[發(fā)明專利]一種電場阻止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310166256.5
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104143510A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 芮強(qiáng);張碩;王根毅;鄧小社
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331
• 代理公司: 無錫互維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)制程領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種電場阻止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。

【背景技術(shù)】

IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。

IGBT晶體管大致可以分為PT-IGBT（穿通型IGBT）、NPT-IGBT（非穿通型IGBT）以及FS-IGBT（電場阻止型IGBT）。隨著IGBT向高壓大電流方向的發(fā)展，Planar?FS結(jié)構(gòu)IGBT因其較NPT、PT結(jié)構(gòu)而言，具有在更薄的厚度上承受更大的耐壓，相同的面積上做到更大的電流、更好的開關(guān)特性等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到廣泛的關(guān)注。

現(xiàn)有的Planar?FS結(jié)構(gòu)IGBT的制作工藝大致分為二種：一、通過外延實(shí)現(xiàn)，但外延工藝時間較長，影響生產(chǎn)產(chǎn)能，且外延成本較高；二，購買雙面擴(kuò)散晶圓，但是，此晶圓成本較高。

因此，有必要提供一種新的制作工藝，來克服現(xiàn)有技術(shù)的前述缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種電場阻止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。

為達(dá)成前述目的，本發(fā)明一種電場阻止型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其包括：

通過在硅片背面注入形成N+阱，并經(jīng)高溫推阱形成N+阻止層的步驟；

在硅片正面形成柵氧層的步驟；

在柵氧層上形成多晶硅層的步驟；

對多晶硅層進(jìn)行光刻與刻蝕，留出形成器件P型區(qū)注入?yún)^(qū)域開口的步驟；

P型區(qū)注入與擴(kuò)散，形成承受耐壓和閾值所需的P型區(qū)的步驟；

通過光刻、注入和擴(kuò)散在P型區(qū)內(nèi)形成N+源區(qū)的步驟；

通過化學(xué)氣相沉積，形成介質(zhì)層的步驟；

在所述介質(zhì)層上形成短接P型區(qū)和源區(qū)的接觸孔的步驟；

在所述介質(zhì)層表面淀積金屬電極層的步驟；

在硅片背面N+阻止層外側(cè)通過注入與退火形成背面P+層的步驟；

在硅片背面金屬化的步驟。

進(jìn)一步地，所述硅片為單面擴(kuò)散N型硅片。

進(jìn)一步地，所述接觸孔是通過孔光刻與刻蝕介質(zhì)層而形成。

進(jìn)一步地，所述在硅片背面金屬化是通過物理氣相沉積的方式在硅片背面P+層形成一層金屬層。

進(jìn)一步地，所述在背面注入形成N+阱，經(jīng)高溫推阱在硅片背面形成N+阻止層的步驟中，注入的注入能量為80千電子伏特～160千電子伏特，摻雜濃度為1E15～1E16數(shù)量級。

進(jìn)一步地，所述在背面注入形成N+阱，經(jīng)高溫推阱在硅片背面形成N+阻止層的步驟中，所述推阱條件采用1100℃～1250℃長時間推阱，推阱后的深度為20微米。

進(jìn)一步地，所述在硅片背面形成P+層的步驟中，摻雜濃度為1E18～1E20數(shù)量級，注入能量為30千電子伏特～60千電子伏特。

進(jìn)一步地，所述在硅片背面形成P+層的步驟中，退火溫度為300℃～500℃，退火時間為20分鐘～90分鐘。

本發(fā)明的方法通過在晶圓背面注入、高溫推阱實(shí)現(xiàn)電場阻止層的制作。本發(fā)明的方法既可以很好的保證IGBT結(jié)構(gòu)的性能，又實(shí)現(xiàn)可以減小圓片的工藝時間，提高的了生產(chǎn)效率，降低了成本。

【附圖說明】

圖1是FS-IGBT晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明IGBT的工藝流程示意圖。

圖3是本發(fā)明IGBT制程中形成電場阻止層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明IGBT制程中形成柵氧層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明IGBT制程中形成多晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明IGBT制程中形成P型區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明IGBT制程中形成N+源區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明IGBT制程中形成介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明IGBT制程中形成接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明IGBT制程中形成金屬電極層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明IGBT制程中硅片背面形成P+層的結(jié)構(gòu)示意圖。