[發明專利]一種絕緣柵雙極性晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201310330586.3
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104347404B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 鄧小社;芮強;張碩;王根毅
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司32236
• 代理人: 龐聰雅,茅泉美

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域，涉及絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)，尤其是抗閂鎖能力強的絕緣柵雙極性晶體管的制備方法。

背景技術

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)在集電極和發射極之間有一個寄生的PNPN晶閘管，如圖13所示。在特殊條件下(α_pnp+α_npn≥1)，這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發射極之間的電流量增加，對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現象被稱為IGBT閂鎖。

IGBT的閂鎖有兩種模型：(1)IGBT導通時產生的靜態閂鎖；(2)IGBT關斷時產生的動態閂鎖。靜態閂鎖發生在低壓大電流狀態，而動態閂鎖發生在開關過程的高壓大電流狀態。

當IGBT的集電極電流在一定范圍內時，電流流經電阻R_b產生的壓降比較小，不足以使NPN晶體管導通。當集電極電流增大到一定程度(鎖定電流)時，R_b上的壓降足以使NPN管導通，進而使NPN和PNP晶體管處于飽和狀態，于是柵極失去對IGBT的控制作用，這就是IGBT的靜態閂鎖效應。在IGBT關斷過程中，由于迅速上升的集電極電壓會引起大的位移電流，當該電流流過R_b產生的壓降足以使NPN晶體管導通時，就會發生閂鎖效應。這種效應稱為動態閂鎖效應。

IGBT的鎖定電流除了與器件本身結構有關外，還與環境溫度、柵極電阻及負載有關。溫度越高，鎖定電流越小，為此，設計應在較高溫度下器件不被鎖定為準。目前制作IGBT的流程工藝較為復雜，受到現有工藝的限制，現在P-body阱深度無法做的太深；產品應用可靠性差，特別是抗閂鎖能力差。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有IGBT的制造方法中存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明的目的是針對現有流程工藝較復雜，受工藝限制P-body阱深度無法做的太深，產品應用可靠性稍差，特別是抗閂鎖能力差以提供一種在不增加熱過程甚至減少熱過程的前提下，將P-body結深擴的較深，提高抗閂鎖能力，提高產品的應用可靠性的IGBT制作方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種絕緣柵雙極性晶體管的制造方法，包括，提供第一導電類型的半導體襯底，該半導體襯底具有第一主面和第二主面；在第一導電類型的半導體襯底的有源區的第一主面外側形成第二導電類型的保護終端，在第一導電類型的半導體襯底的有源區第一主面形成第二導電類型的基區；在該半導體襯底的第一主面基于形成的基區形成絕緣柵雙極性晶體管的剩余第一主面結構；在該半導體襯底的第二主面側形成絕緣柵雙極性晶體管的第二主面結構。

作為本發明所述絕緣柵雙極性晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：形成所述保護終端和所述基區的過程包括：在第一導電類型的半導體襯底的第一主面上生成場氧化層；保護終端光刻、蝕刻、第二導電類型離子注入、推阱；第二導電類型的基區光刻、蝕刻、第二導電類型離子注入、推阱；在有源區的第一主面上生長柵氧化層。

作為本發明所述絕緣柵雙極性晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：其還包括，在第一導電類型的半導體襯底的第一主面上形成絕緣柵雙極性晶體管的第一主電極；在所述第二半導體層形成后的半導體襯底的第二主面上形成與第二半導體層接觸的絕緣柵雙極性晶體管的第二主電極。

作為本發明所述絕緣柵雙極性晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：第一導電類型為N型，第二導電類型為P型，所述半導體襯底為N-型襯底，其中N-、N+、P+中的“+”表示摻雜濃度高，“-”表示摻雜濃度低。

作為本發明所述絕緣柵雙極性晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：所述提供第一導電類型的半導體襯底，在第一主面上形成厚度為的氧化層。

作為本發明所述絕緣柵雙極性晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：所述在第一導電類型的半導體襯底的有源區的第一主面外側形成第二導電類型的保護終端，其是在溫度1100℃～1250℃的條件下高溫推阱20min～2000min。