[發明專利]一種反向導通場截止絕緣柵雙極型晶體管的制造方法

在審

• 申請號: 201310389832.2
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN104425253A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 黃璇;王萬禮;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
• 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

本發明涉及半導體器件的制造方法，特別是涉及一種反向導通場截止絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）一般采用反向并聯續流二極管的方式使用。但這種方式一方面浪費封裝面積，另一方面由于寄生電感等寄生效應的存在，并聯額外增加了功耗。因此，將IGBT與二極管集成在同一個芯片的技術日益受到重視。

反向導通場截止（Field?Stop,FS）IGBT是一種常用于電磁爐等用電設備的開關器件，由于改善了非平衡載流子的通道，其拖尾電流得到優化，同時器件不需要再并聯續流二極管，降低了成本。

反向導通FS?IGBT的制備難點在于背面N+buffer層（即Field?Stop層）及背面P/N交隔結構的制備，一種傳統的制備方法是先利用注入（或預擴）+高溫推阱制備背面N+buffer層之后通過雙面光刻在背面結構上制作出P/N交隔結構，在背面結構完成后再做正面結構工藝，對于低壓IGBT（1700V以下）正面結構制備前就需要將圓片減薄到200μm以下，這就要求生產線有薄片通線能力，因此需要專用的薄片流通設備和雙面曝光設備。

發明內容

基于此，為了解決傳統的反向導通場截止絕緣柵雙極型晶體管需要專用的薄片流通、加工設備，導致需要額外添購生產設備，提高了生產成本的問題，有必要提供一種與現有的常規生產設備兼容、減少對薄片流通設備的依賴的反向導通場截止絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。

一種反向導通場截止絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，包括下列步驟：提供N型硅片，并在N型硅片表面制備出N+層，推阱后得到場截止層，N型硅片除場截止層以外的部分作為漂移區；向所述場截止層注入第一摻雜類型的離子；在所述N型硅片注入有第一摻雜類型離子的表面光刻并腐蝕出多個凹槽，清理所述N型硅片表面完成去膠；向所述凹槽內填充第二摻雜類型的硅材料，在所述N型硅片表面形成背面PN交隔結構；所述第二摻雜類型與第一摻雜類型的電性相反；在所述背面PN交隔結構表面形成氧化層；提供襯底，并將所述襯底與所述N型硅片形成有背面PN交隔結構的表面鍵合在一起，得到一塊與常規流通硅片厚度一致的鍵合硅片；采用絕緣柵雙極型晶體管正面工藝在所述漂移區內和漂移區上制備出絕緣柵雙極型晶體管正面結構；將完成了正面工藝的鍵合硅片的所述襯底進行減薄至所述氧化層；濕法腐蝕去除所述氧化層；在所述背面PN交隔結構背離所述場截止層的表面形成背面金屬電極。

在其中一個實施例中，所述提供N型硅片的步驟中硅片的厚度為10～650微米，硅片的電阻率為5～500歐姆*厘米；所述提供襯底的步驟中襯底的厚度為50～650微米；所述場截止層的厚度為2～100微米，所述場截止層的摻雜濃度為4*10¹³～1*10¹⁶/立方厘米。

在其中一個實施例中，所述在N型硅片注入有第一摻雜類型離子的表面光刻并腐蝕出多個凹槽的步驟中，凹槽的深度為0.5～50微米。

在其中一個實施例中，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。。

在其中一個實施例中，所述向場截止層注入第一摻雜類型的離子的步驟中，注入劑量為1*10¹³～1*10²⁰/平方厘米，注入能量為30千電子伏～200千電子伏。

在其中一個實施例中，所述向凹槽內填充第二摻雜類型的硅材料的步驟中，填充的硅材料電阻率為0.001～50歐姆*厘米。

在其中一個實施例中，所述在背面PN交隔結構表面形成氧化層的步驟之前，還包括采用800攝氏度以上的溫度對填充的所述第二摻雜類型的硅材料進行單晶化處理的步驟。

在其中一個實施例中，進行所述正面工藝之前，還包括對所述鍵合硅片的漂移區進行減薄并對漂移區被減薄的一面進行平坦化處理的步驟。

在其中一個實施例中，所述在場截止層表面形成氧化層的步驟，是采用熱氧化或化學氣相淀積的工藝形成，所述氧化層的厚度為0.01～5微米。

在其中一個實施例中，所述將完成了正面工藝的鍵合硅片的所述襯底進行減薄至所述氧化層的步驟，是先拋光一部分所述襯底、再濕法腐蝕剩余的襯底。