[發明專利]一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201310456123.1
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN104517837B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 芮強;張碩;鄧小社;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
• 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

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

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。

柵氧質量對產品性能產生影響，柵氧質量出現異常，會導致器件失效，一般柵氧為低溫氧化，其固定電荷和界面態較多，且Si表面容易出現缺陷；從而影響氧化層質量；造成測試失效或應用過程的柵氧失效。

因此，亟需一種抗閂鎖能力強的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法以克服上述技術中的難題。

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：一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，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；在所述半導體襯底的有源區第一主面側有選擇的形成第二導電類型的深阱區，同時在該有源區周圍的終端保護區有選擇的形成第二導電類型的保護終端；在第一導電類型半導體襯底的有源區的第一主面側進行第一導電類型的離子注入；在有源區第一主面側上形成一層柵氧化層，隨后在柵氧化層之上淀積一層多晶硅層；在柵氧化層和多晶硅層有選擇的進行光刻、刻蝕形成多晶硅柵極和窗口；基于所述窗口在該半導體襯底的有源區的第一主面側的深阱區位置繼續進行再次的第二導電類型的離子注入激活以形成第二導電類型的基區，其中所述基區包括有所述深阱區；基于該基區形成絕緣柵雙極型晶體管的剩余第一主面結構；在所述半導體襯底的第二主面側形成絕緣柵雙極型晶體管的第二主面結構。

作為本發明所述絕緣柵雙極型晶體管的制造方法的一種優選方案，其中：所述第二導電類型的離子注入的能量為20KeV～1MeV，劑量為1E12/cm²～1E16/cm²，以形成深阱區和保護終端。