[发明专利]一种电场阻止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于半导制程领域，特别是关于一种电场阻止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

【背景技术】

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，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。

IGBT晶体管大致可以分为PT-IGBT（穿通型IGBT）、NPT-IGBT（非穿通型IGBT）以及FS-IGBT（电场阻止型IGBT）。随着IGBT向高压大电流方向的发展，Planar FS结构IGBT因其较NPT、PT结构而言，具有在更薄的厚度上承受更大的耐压，相同的面积上做到更大的电流、更好的开关特性等优点，越来越受到广泛的关注。

现有的Planar FS结构IGBT的制作工艺大致分为二种：一、通过外延实现，但外延工艺时间较长，影响生产产能，且外延成本较高；二，购买双面扩散晶圆，但是，此晶圆成本较高。

因此，有必要提供一种新的制作工艺，来克服现有技术的前述缺点。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种电场阻止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

为达成前述目的，本发明一种电场阻止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法，其包括：

通过在硅片背面注入形成N+阱，并经高温推阱形成N+阻止层的步骤；

在硅片正面形成栅氧层的步骤；

在栅氧层上形成多晶硅层的步骤；

对多晶硅层进行光刻与刻蚀，留出形成器件P型区注入区域开口的步骤；

P型区注入与扩散，形成承受耐压和阈值所需的P型区的步骤；

通过光刻、注入和扩散在P型区内形成N+源区的步骤；

通过化学气相沉积，形成介质层的步骤；

在所述介质层上形成短接P型区和源区的接触孔的步骤；

在所述介质层表面淀积金属电极层的步骤；

在硅片背面N+阻止层外侧通过注入与退火形成背面P+层的步骤；

在硅片背面金属化的步骤。

进一步地，所述硅片为单面扩散N型硅片。

进一步地，所述接触孔是通过孔光刻与刻蚀介质层而形成。

进一步地，所述在硅片背面金属化是通过物理气相沉积的方式在硅片背面P+层形成一层金属层。

进一步地，所述在背面注入形成N+阱，经高温推阱在硅片背面形成N+阻止层的步骤中，注入的注入能量为80千电子伏特～160千电子伏特，掺杂浓度为1E15～1E16数量级。

进一步地，所述在背面注入形成N+阱，经高温推阱在硅片背面形成N+阻止层的步骤中，所述推阱条件采用1100℃～1250℃长时间推阱，推阱后的深度为20微米。

进一步地，所述在硅片背面形成P+层的步骤中，掺杂浓度为1E18～1E20数量级，注入能量为30千电子伏特～60千电子伏特。

进一步地，所述在硅片背面形成P+层的步骤中，退火温度为300℃～500℃，退火时间为20分钟～90分钟。

本发明的方法通过在晶圆背面注入、高温推阱实现电场阻止层的制作。本发明的方法既可以很好的保证IGBT结构的性能，又实现可以减小圆片的工艺时间，提高的了生产效率，降低了成本。

【附图说明】

图1是FS-IGBT晶体管的结构示意图。

图2是本发明IGBT的工艺流程示意图。

图3是本发明IGBT制程中形成电场阻止层的结构示意图。

图4是本发明IGBT制程中形成栅氧层的结构示意图。

图5是本发明IGBT制程中形成多晶硅层的结构示意图。

图6是本发明IGBT制程中形成P型区的结构示意图。

图7是本发明IGBT制程中形成N+源区的结构示意图。

图8是本发明IGBT制程中形成介质层的结构示意图。

图9是本发明IGBT制程中形成接触孔的结构示意图。

图10是本发明IGBT制程中形成金属电极层的结构示意图。

图11是本发明IGBT制程中硅片背面形成P+层的结构示意图。