[发明专利]场中止型绝缘栅型双极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种场中止型（Field Stop，简称为FS型）绝缘栅型双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为IGBT）的制造方法以及利用该方法制造的场中止绝缘栅型双极晶体管。

背景技术

IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

目前，国内600V/1200V IGBT主要是采用PT型（穿通型）和NPT（非穿通型）结构。PT型IGBT以数百微米厚的P⁺单晶为起始材料(衬底) ，之后外延N⁺缓冲层和N^-耐压层，复杂的正面结构在外延层上制造。NPT型IGBT采用N^-型单晶为起始材料，正面复杂的结构直接制造在单晶衬底上，正面结构完成后从衬底背面采用研磨、腐蚀的方法减薄到耐压所需的厚度，之后通过离子注入形成P⁺集电区。

相比PT型IGBT和NPT型IGBT，还提出有一种可以有效降低产品的导通压降和应用温度的FS型（Field Stop，场中止）IGBT。但一般600V/1200V FS型IGBT为超薄片，需要采用全线薄片流通，技术难度大，且需要全线薄片设备，成本也非常高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种无需专用设备、工艺简单、效率高的场中止型绝缘栅型双极晶体管（即，FS型IGBT）的制造方法以及用该方法制造出的场中止型绝缘栅型双极晶体管。

本发明的场中止型绝缘栅型双极晶体管的制造方法，其特征在于，依次具备下述步骤：

   形成IGBT结构的步骤，在衬底的正面上形成IGBT的正面结构；

   减薄步骤，将所述衬底减薄；

形成P层的步骤，在所述衬底的背面形成N^＋缓冲层，并在所述N^＋缓冲层的另一面形成P层；

形成集电极的步骤，在所述P层与所述N^＋缓冲层相接触的另一面形成集电极。。

优选地，所述形成P层的步骤还包括下述子步骤：

通过高能背注N型粒子形成N^＋缓冲层；

通过注入硼形成P层；以及

通过激光退火激活背注粒子。

优选地，在所述形成P层的步骤中，采用能量在500Kev以上的高能注入机台注入N型粒子。

优选地，作为所述衬底采用悬浮区熔晶片。

优选地，在所述减薄步骤中，将所述衬底的厚度减薄到60mm～140mm。

优选地，所述形成IGBT结构的步骤包括下述子步骤：

形成环区: 进行环注入和推阱；

形成有源区，形成栅电极，进行P-body推阱；

进行发射极注入和推阱；

介质层淀积；

在介质层中开孔淀积Al；

进行Al腐蚀，形成栅电极和发射电极；

形成钝化层。

优选地，在所述形成集电极的步骤中，通过淀积背面金属形成集电极。

本发明的场中止型绝缘栅型双极晶体管，其特征在于，包括：

所述IGBT的正面结构包括：

P-body区；

形成在所述P-body区上的源区；

形成在所述源区之上的发射极；

形成介质层；

形成在所述介质层上方的栅极和发射极。

根据本发明的场中止型绝缘栅型双极晶体管的制造方法，能够采用常规产品的工艺线来制造超薄的场中止型绝缘栅型双极晶体管，因此，不需要全线薄片设备就能够制造超薄的场中止型绝缘栅型双极晶体管，具有工艺简单、成本低、效率高的优点。而且，利用本发明制造的FS型IGBT，相比与NPT型IGBT，能够获得更低的导通压降和应用温度。

附图说明

图1是表示本发明的FS型绝缘栅型双极晶体管的制造方法的主要步骤的流程图。