[發明專利]一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法

在審

• 申請號: 201710092140.X
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106783610A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳萬軍;劉亞偉;陶宏;劉承芳;劉杰;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種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)是一種常用的功率半導體器件，它兼具MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降的優點，是常用的大電流開關器件之一。就IGBT底部結構劃分，可分為三種主要類型，穿通型IGBT(PT-IGBT)、非穿通型IGBT(NPT-IGBT)、場阻型IGBT(FS-IGBT),其中PT-IGBT是早期的IGBT結構相對耐壓較低，一般在1200V以下，制造工序相對簡單，但負溫度系數的正向壓降不利于器件的并聯使用而且其閂鎖效應嚴重，而后來發展的NPT-IGBT和FS-IGBT成為目前上常用的大功率IGBT器件，相對于PT-IGBT，NPT-IGBT制造過程中無需壽命控制技術，具有正溫度系數的導通壓降，熱阻也有所降低，但是其仍然具有較厚的漂移區，導致其有相對較高的正向壓降以及具有較高的關斷損耗，而FS-IGBT在背面減薄后制作了一個緩沖層，電場呈梯形分布從而減薄了漂移區的厚度，從而具有正溫度系數、低導通壓降、低熱阻的優點。目前國內NPT-IGBT的制造技術已經實現，但是FS-IGBT的制造還存在一些問題。

通常地，現有的FS-IGBT制造方式主要有兩種：一種是先在半導體襯底背面制備緩沖層再進行減薄制作正面結構，這種工藝中一般需要減薄到200um以下再制作正面結構，這對正面制作過程中生產線的要求很高，需要專門的薄片流通設備；另一種是先在較厚的襯底上完成正面結構的制備，然后再制備緩沖層及背面結構，但這需要專門的高能離子注入設備或者特殊元素注入，注入能量高達1～8MeV。這兩種方法均對生產設備有很高的要求，器件的制作成本較高。因此有必要提出一種新的IGBT結構及其制作方法，以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對現有工藝制作過程中存在問題，提出了一種兼容于現有IGBT制造工藝并具有FS-IGBT低漏電流、薄漂移區、低熱阻優點的一種絕緣柵雙極型晶體管制造方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.在一塊相對低電阻率的N型硅片1上外延形成相對高電阻率的N型外延層2；

b.在a步所形成的N型外延層2上完成正面制作工序，包括：形成柵氧化層3、多晶硅層4、P阱5、N+發射區6、BPSG層7以及正面金屬層8；

c.翻轉后減薄硅片；

d.清洗硅片，背面離子注入P型雜質，退火形成P型集電區9；

e.在P型集電區9表面淀積形成金屬層10，。

進一步的，所述絕緣柵雙極型晶體管的漂移區由兩部分構成，包含由N型硅片1減薄后成形成的下漂移區和N型外延層2形成的上漂移區。

進一步的，所述絕緣柵雙極型晶體管的上漂移區的電阻率大于下漂移區的電阻率，上漂移區摻雜濃度低，用于提高器件的耐壓，下漂移區摻雜濃度相對較高，用于承擔部分耐壓同時具有buffer的作用。

進一步的，步驟c中減薄后形成的總的襯底厚度大于步驟a中形成的N型外延層2的厚度。

本發明的有益效果為，該絕緣柵雙極型晶體管的制備方法與現有工藝兼容，不需要專有設備，可大大降低成本，相比于傳統的非穿通型絕緣柵雙極型晶體管，該絕緣柵雙極型晶體管還具有FS-IGBT的優點，在相同工作電壓下具有更小的漏電流，這將很好的提高IGBT的高溫穩定性。

附圖說明

圖1是實施例制造方法的工藝流程圖；

圖2是實施例的結構圖；

圖3是實施例工藝流程中一塊N型硅片示意圖；

圖4是實施例工藝流程中N型硅片外延形成外延層示意圖；

圖5是實施例工藝流程中在外延層上完成正面工序后的器件結構示意圖；

圖6是實施例工藝流程中完成正面工序后進行背面減薄的器件結構示意圖；

圖7是實施例工藝流程中對完成減薄后的硅片注入P型雜質的示意圖；

圖8是實施例工藝流程中對完成集電區制作后的硅片進行背面金屬淀積示意圖；

圖9是實施例中本發明與NPT-IGBT的擊穿電壓與漏電流對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，詳細描述本發明的技術方案：

實施例：

如圖1-圖8所示，為本例的制造流程，包括：