[發明專利]一種絕緣柵雙極晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201310267626.4
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104253042B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 張碩;芮強;鄧小社;王根毅
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265;H01L21/28
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司32236
• 代理人: 王愛偉

【技術領域】

本發明涉及半導體設計及制造技術領域，特別涉及一種絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT）的制造方法。

【背景技術】

IGBT是由BJT（Bipolar Junction Transistor，雙極結型晶體管）和MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管）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BJT的低導通壓降兩方面的優點，具有工作頻率高，控制電路簡單，電流密度高，通態壓低等特點，廣泛應用于功率控制領域。

現有技術中，針對場終止（FS）結構絕緣柵雙極晶體管的制造方法，一般是在硅片正面工藝全部完成后（即正面工藝加工至完成正面金屬電極后），再將硅片從背面減薄，之后在硅片背面進行P型雜質的離子注入；然后，激活所注入的P型雜質離子并修復離子注入損傷，從而在硅片背面得到P+型集電極區。一般采用高溫退火工藝激活注入的P型雜質離子，由于受硅片正面金屬電極熔點的限制，無法實現P型雜質離子的高激活率，以致影響IGBT的性能。

為此，又有一種改進方案，將高溫退火工藝改為激光退火（Laserannealing）工藝，其可實現僅在硅片背面一定厚度的區域內實現高溫，不影響硅片正面，從而實現P型雜質離子的高效率激活。但是，激光退火工藝需要使用特殊的專用設備，成本較高。

因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種絕緣柵雙極晶體管的制造方法，該制造方法無需采用成本較高的激光退火工藝，也可以實現摻入晶圓的反面的第二導電類型雜質的高效率激活。

為了解決上述問題，本發明提供一種絕緣柵雙極晶體管的制造方法，其包括：提供具有正面和反面的晶圓，其中所述晶圓包括有第一導電類型的半導體襯底，基于所述半導體襯底在所述晶圓的正面側形成有絕緣柵型晶體管單元；在所述晶圓的正面上形成保護層；在所述晶圓的反面側注入第二導電類型雜質離子；去除形成于所述晶圓正面上的保護層；在所述絕緣柵型晶體管單元上形成第一主電極接觸孔，并通過孔回流熱過程對注入所述晶圓的反面側的第二導電類型雜質離子進行激活以形成第二導電類型半導體層。

作為本發明中的一個優選的實施例，所述制造方法還包括：在形成有第一主電極接觸孔的絕緣柵型晶體管單元上覆蓋金屬層以形成第一主電極；在第二導電類型半導體層上覆蓋金屬層以形成第二主電極。

作為本發明中的一個優選的實施例，所述制造方法還包括：所述孔回流熱過程中的孔回流溫度和時間根據所述第二導電類型雜質離子激活的需要進行調整。所述孔回流溫度為850℃，所述孔回流時間為30～90min。

作為本發明中的一個優選的實施例，所述制造方法還包括：所述第一導電類型為Ｎ型，所述第二導電類型為Ｐ型，所述絕緣柵型晶體管單元為N型溝道MOSFET單元，所述第一導電類型的半導體襯底為N-型的半導體襯底，所述第二導電類型半導體層為P+型集電極層，所述第一主電極為發射極，所述第二主電極為集電極，所述第一主電極電極接觸孔為發射極電極接觸孔。

作為本發明中的一個優選的實施例，所述半導體襯底包括與所述晶圓的正面位于同側的第一主面和與所述晶圓的反面位于同側的第二主面，所述N型溝道MOSFET單元包括：自所述半導體襯底的第一主面向所述N-型半導體襯底內有選擇的形成的P基區；自所述P基區的表面向該P基區內有選擇的形成的N+有源區；在所述半導體襯底的第一主面上有選擇的形成的柵氧化層，其中，所述柵氧化層位于P基區的邊緣部分的第一主面和所述半導體襯底的未形成P基區的第一主面上；在所述柵極氧化層的上表面上形成的多晶硅柵電極；覆蓋所述柵極氧化層和多晶硅柵電極露出表面的介質層。

作為本發明中的一個優選的實施例，通過光刻、蝕刻工藝在所述絕緣柵型晶體管單元上形成發射極接觸孔，所述發射極穿過所述發射極接觸孔與所述N+有源區和所述P基區電性接觸。

作為本發明中的一個優選的實施例，在形成有絕緣柵型晶體管單元的晶圓的正面上形成保護層時，同時還在所述晶圓的反面上也形成保護層，其中所述保護層包括先后形成的氮化硅保護層和二氧化硅保護層。