[發明專利]反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法

有效

• 申請號: 201310374240.3
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN104425245B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 張碩;芮強;王根毅;鄧小社
• 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
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 鄧云鵬

技術領域

本發明涉及一種半導體元件制造方法，特別是涉及一種反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種常用的通過電壓控制的功率開關器件。其具有輸入電容大、輸入阻抗高、驅動電流小、速度快、耐壓高、熱穩定性強、工作溫度高、控制電路簡單等特點，現階段已經成為電力電子裝置的主流器件。反向導通絕緣柵雙極型晶體管是一種新型的IGBT器件，它是將IGBT結構以及反向導通二極管結構集成在同一個芯片上。這樣可以改善非平衡載流子的通道，優化拖尾電流。反向導通IGBT器件具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等諸多優點。

常見的反向導通IGBT的制造方法中對器件背面反向導通二極管結構的制造方法主要有兩種。一種反向導通IGBT的反向導通二極管結構的制造方法是采用兩次背面光刻來實現。具體為先進行有選擇的注入和擴散形成P+型區域，然后再次進行有選擇的注入和擴散形成N+型區域，這樣就可以在反向導通IGBT的背面間隔性的形成N+和P+區域。間隔性的N+和P+區域即為反向導通二極管結構。采用這種制造方法形成的反向導通IGBT的背面N+區域較淺，對工藝的控制要求較高。一旦N+區域的濃度偏高，所形成的反向導通IGBT正向導通時將無法形成大注入效應而喪失反向導通IGBT的功能。

另一種反向導通IGBT的反向導通二極管結構的制造方法如下。在正面工藝完成及背面P+層形成后，進行挖槽，然后利用背面金屬填充槽，最終形成反向導通IGBT的反向導通二極管結構。該反向導通IGBT的反向導通二極管結構的制造方法主要采用挖槽填充背面金屬的方式來形成反向導通二極管結構，但是反向導通IGBT背面槽內金屬由于受限于反向導通IGBT集電極金屬的要求，反向導通二極管的參數只能通過調節挖槽的寬度和深度來調節，工藝調節起來麻煩，對工藝控制要求較高。因此，從上述兩種工藝方法可以看到，常見的反向導通IGBT器件背面反向導通二極管結構的制造方法制造工藝控制要求較高，制造難度較大。

發明內容

基于此，有必要提供一種反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法，其能夠降低工藝控制要求，降低制造難度。

一種反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法，所述絕緣柵雙極型晶體管制造方法包括如下步驟：制備N型襯底；在所述N型襯底正面生長柵氧化層；在所述柵氧化層上淀積多晶硅柵電極；通過光刻、刻蝕和離子注入工藝在N型襯底上形成P阱；通過光刻和離子注入工藝在P阱內形成N+區和正面P+區；在所述N型襯底正面淀積介質層；在所述介質層上淀積保護層；通過背面減薄工藝減薄所述N型襯底；在所述N型襯底的背面注入P型雜質形成背面P+區域；采用光刻、刻蝕工藝在所述N型襯底的背面形成溝槽；在所述N型襯底的背面淀積多晶硅填充所述溝槽，并蝕刻掉溝槽之外區域的多晶硅；去除N型襯底正面的保護層；選擇性刻蝕介質層形成短接N+區和正面P+區的接觸孔，并形成正面金屬層；在所述N型襯底正面淀積鈍化層；在所述N型襯底背面進行背面金屬化工藝，形成背面金屬層。

在其中一個實施例中，所述在所述N型襯底背面進行背面金屬化工藝，形成背面金屬層的步驟之后還包括通過局部輻照技術控制N型襯底中局部區域的載流子壽命。

在其中一個實施例中，所述局部輻照技術采用電子或者質子對所述N型襯底進行輻照。

在其中一個實施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽的形狀為長方形。

在其中一個實施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽的深度為1～20μm，寬度為1～30μm，相鄰兩個溝槽的間距為50～300μm。

在其中一個實施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽中淀積的多晶硅為N型多晶硅。

在其中一個實施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽中淀積的多晶硅的摻雜濃度為1E17～1E21cm^-3。

在其中一個實施例中，所述背面金屬層自N型襯底向外依次為鋁、鈦、鎳、銀。

在其中一個實施例中，所述介質層的材質為二氧化硅和硼磷硅玻璃。

在其中一個實施例中，所述保護層的材質為氮化硅。

上述反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法采用多晶硅來填充反向導通絕緣柵雙極型晶體管背面的溝槽。只需要精確控制多晶硅的摻雜濃度就可以控制反向導通絕緣柵雙極型晶體管背面的反向導通二極管的參數，工藝控制要求較低。該反向導通絕緣柵雙極型晶體管制造方法對制造工藝控制要求較低，制造難度較小。

附圖說明