[发明专利]非穿通型反向导通绝缘栅双极型晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘栅双极型晶体管技术，特别是涉及一种非穿通型反向导通绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

背景技术

如图1所示，是一种非穿通型反向导通绝缘栅双极晶体管（Non Punch Through Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，NPT RC IGBT）内部结构断面示意图。IGBT的正面结构与VDMOS相同，只是在漏极和漏区之间增加了一个P型层。传统的制造方法中，在其正面进行与制造场效应晶体管类似的工艺，然后将硅片减薄，接着在其背面形成P+发射区（也即制造该多出的P型层）。这种方法的难点主要有两个方面：一、需要有减薄硅片流通能力，特别是对于常见的1200伏以下的IGBT，其厚度在200微米以下，对薄片流通工艺要求很高；二、需要专门的双面曝光机对硅片曝光。

发明内容

基于此，有必要针对提供一种不需要双面曝光机且不需要较高的薄片流通工艺要求的非穿通型反向导通绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

一种非穿通型反向导通绝缘栅双极型晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供N型衬底；在所述N型衬底上采用离子注入的方式形成P+发射区；在所述N型衬底上具有P+发射区的一面外延制备N型漂移区；在所述N型漂移区上制备所述绝缘栅双极型晶体管的正面结构；将所述N型衬底减薄至背面露出所述P+发射区；在所述N型衬底背面形成金属电极。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的厚度为100～650微米，所述N型漂移区的厚度为10～650微米，且所述N型衬底和N型漂移区的厚度之和与正常流通硅片的厚度相当。

在其中一个实施例中，所述正常流通硅片是厚度为625微米或675微米的6英寸硅片，或者是厚度为725微米的8英寸硅片。

在其中一个实施例中，所述在N型衬底上采用离子注入的方式形成P+发射区的步骤包括：在所述N型衬底上光刻形成注入图形；在所述注入图形上进行离子注入形成P+发射区。

在其中一个实施例中，注入离子为硼，注入剂量为1E13～1E20cm^-2，注入能量为30～200千电子伏特。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的电阻率为0.001～10欧姆·厘米，所述N型漂移区的电阻率为5～500欧姆·厘米。

在其中一个实施例中，所述在N型衬底背面形成金属电极的步骤中，可以采用溅射或蒸发方式形成所述金属电极。

在其中一个实施例中，所述在N型漂移区上制备绝缘栅双极型晶体管的正面结构的步骤包括：在所述N型漂移区上间隔形成P型体区；在所述P型体区上形成N型发射区；在所述P型体区之间的N型沟道上形成栅极层；在所述N型发射区上引出发射极电极，在所述栅极层上引出栅极电极。

上述方法采用注入与外延方式结合制备NPT RC IGBT。其中，N型衬底上的P/N交隔结构可以采用常规光刻机和离子注入设备作业，在其上外延后圆片厚度与正常流通圆片相同，因此与现有的常规工艺兼容。此外，也无需专用的双面曝光设备，大大降低工艺成本。

附图说明

图1为NPT RC IGBT内部结构断面示意图；

图2为一实施例的NPT IGBT的制造方法流程图；

图3为与图2的步骤S101对应的NPT RC IGBT结构；

图4为与图2的步骤S102对应的NPT RC IGBT结构；

图5为与图2的步骤S103对应的NPT RC IGBT结构；

图6为与图2的步骤S104对应的NPT RC IGBT结构；

图7为与图2的步骤S105对应的NPT RC IGBT结构；

图8为与图2的步骤S106对应的NPT RC IGBT结构。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图2所示，为一实施例的非穿通型反向导通绝缘栅双极型晶体管的制造方法流程图。该方法包括如下步骤S101～S106。

步骤S101：提供N型衬底。N型衬底是指在半导体材料中掺入N型离子后所形成的衬底，做成标准尺寸（6英寸或8英寸等）的圆片形状，能够在其上进行各种半导体工艺，如图3所示。所述N型衬底的厚度为100～650微米，电阻率为0.001～10欧姆·厘米（Ω·cm）。N型衬底100作为后续的外延层的支撑，同时也用于形成最后的P型层。