[发明专利]一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，尤其是抗闩锁能力强的绝缘栅双极性晶体管的制备方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)在集电极和发射极之间有一个寄生的PNPN晶闸管，如图13所示。在特殊条件下(α_pnp+α_npn≥1)，这种寄生器件会导通。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁。

IGBT的闩锁有两种模型：(1)IGBT导通时产生的静态闩锁；(2)IGBT关断时产生的动态闩锁。静态闩锁发生在低压大电流状态，而动态闩锁发生在开关过程的高压大电流状态。

当IGBT的集电极电流在一定范围内时，电流流经电阻R_b产生的压降比较小，不足以使NPN晶体管导通。当集电极电流增大到一定程度(锁定电流)时，R_b上的压降足以使NPN管导通，进而使NPN和PNP晶体管处于饱和状态，于是栅极失去对IGBT的控制作用，这就是IGBT的静态闩锁效应。在IGBT关断过程中，由于迅速上升的集电极电压会引起大的位移电流，当该电流流过R_b产生的压降足以使NPN晶体管导通时，就会发生闩锁效应。这种效应称为动态闩锁效应。

IGBT的锁定电流除了与器件本身结构有关外，还与环境温度、栅极电阻及负载有关。温度越高，锁定电流越小，为此，设计应在较高温度下器件不被锁定为准。目前制作IGBT的流程工艺较为复杂，受到现有工艺的限制，现在P-body阱深度无法做的太深；产品应用可靠性差，特别是抗闩锁能力差。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有IGBT的制造方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是针对现有流程工艺较复杂，受工艺限制P-body阱深度无法做的太深，产品应用可靠性稍差，特别是抗闩锁能力差以提供一种在不增加热过程甚至减少热过程的前提下，将P-body结深扩的较深，提高抗闩锁能力，提高产品的应用可靠性的IGBT制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法，包括，提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主面；在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终端，在第一导电类型的半导体衬底的有源区第一主面形成第二导电类型的基区；在该半导体衬底的第一主面基于形成的基区形成绝缘栅双极性晶体管的剩余第一主面结构；在该半导体衬底的第二主面侧形成绝缘栅双极性晶体管的第二主面结构。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：形成所述保护终端和所述基区的过程包括：在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上生成场氧化层；保护终端光刻、蚀刻、第二导电类型离子注入、推阱；第二导电类型的基区光刻、蚀刻、第二导电类型离子注入、推阱；在有源区的第一主面上生长栅氧化层。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：其还包括，在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上形成绝缘栅双极性晶体管的第一主电极；在所述第二半导体层形成后的半导体衬底的第二主面上形成与第二半导体层接触的绝缘栅双极性晶体管的第二主电极。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，所述半导体衬底为N-型衬底，其中N-、N+、P+中的“+”表示掺杂浓度高，“-”表示掺杂浓度低。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述提供第一导电类型的半导体衬底，在第一主面上形成厚度为的氧化层。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终端，其是在温度1100℃～1250℃的条件下高温推阱20min～2000min。