[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管的制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体设计及制造技术领域，特别涉及一种绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）的制造方法。

【背景技术】

IGBT是由BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管）和MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）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BJT的低导通压降两方面的优点，具有工作频率高，控制电路简单，电流密度高，通态压低等特点，广泛应用于功率控制领域。

由于Vce(sat)(集电极-发射极饱和压降)是绝缘栅双极晶体管作为功率器件最为重要的参数之一，它直接决定了绝缘栅双极晶体管的功耗，因此，在保证其它参数满足要求的情况下，尽量降低Vce(sat)成为开发绝缘栅双极晶体管的首要任务。传统的沟槽型绝缘栅双极晶体管受制作工艺的一系列限制，在保证反向击穿电压等参数的前提条件下降低Vce(sat)的手段有限，比如，单纯的增大集电极注入能量剂量不仅对设备能力要求过高，同时其调整余地也非常小。

请参考图1所示，其为现有技术中的一种新型结构的沟槽型绝缘栅双极晶体管。与传统的沟槽型绝缘栅双极晶体管相比，其在正面Pbody(P基区)层20下方增加了N型扩散层60”，增加这层结构可以极大的增加背面P+集电极110的空穴注入效率，在相同深度，这种新型结构的沟槽型绝缘栅双极晶体管比传统的沟槽型绝缘栅双极晶体管的载流子密度要高出许多，在保证Eoff(关断损耗)不增加的情况下，可以有效的减小Vce(sat)。但是，现有技术中，增加N型扩散层60”的常规思路是利用高能注入，这需要额外的昂贵设备，从而增加了工艺成本，并且由于工艺开发窗口太小，造成实际生产菜单维护困难的问题；并且此方法制得的N型扩散层60”与Pbody层20的边界不容易控制，导致阈值电压（Vth）容易波动。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其可以实现在绝缘栅双极晶体管的第二导电类型的基极层下方形成第一导电类型的扩散层，由于该制造方法与现有的常规工艺兼容，且工艺简单，效率高，无需专用的高能注入设施。

为了解决上述问题，本发明提供一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其包括：提供具有正面和反面的晶圆，其中所述晶圆包括有第一导电类型的半导体衬底、基于所述半导体衬底在所述晶圆的正面侧形成的第二导电类型的基极层以及从所述基极层的正面贯穿所述基极层至所述半导体衬底的多个沟槽；通过所述沟槽向位于所述基极层下方的半导体衬底注入第一导电类型杂质以在所述沟槽的底部外侧形成第一导电类型注入区；进行高温推阱使得相邻的两个沟槽的底部外侧形成的注入区杂质扩散并相融合以在所述基极层下方形成第一导电类型扩散层，其中所述扩散层的第一导电类型杂质的浓度较所述半导体衬底的第一导电类型杂质的浓度高。

在一个优选的实施例中，通过控制所述高温推阱的时间以保证所述基极层和扩散层不重叠。

在一个优选的实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，所述半导体衬底为N-型半导体衬底，所述基极层为Pbody层，第一导电类型扩散层为N+型扩散层；所述半导体衬底包括与所述晶圆的正面位于同侧的第一主面和与所述晶圆的反面位于同侧的第二主面。

在一个优选的实施例中，所述提供具有正面和反面的晶圆包括：提供具有第一主面和第二主面的N-型半导体衬底；在所述半导体衬底的第一主面侧形成Pbody层；在形成有Pbody层的半导体衬底的第一主面上淀积硬掩膜；在所述硬掩膜上有选择的刻蚀出沟槽的腐蚀窗口；通过该腐蚀窗口进行沟槽腐蚀，以形成从所述Pbody层的第一主面贯穿所述Pbody层至半导体衬底的多个沟槽；在沟槽的槽内表面上形成牺牲氧化层，其中通过所述牺牲氧化层向所述沟槽的底部注入第一导电类型杂质。

在一个优选的实施例中，在形成了所述N+型扩散层之后，所述制造方法还包括：在形成有N+型扩散层的晶圆的正面继续形成所述绝缘栅双极晶体管的剩余正面结构；在形成所述绝缘栅双极晶体管的正面结构的晶圆的反面继续形成所述绝缘栅双极晶体管的反面结构。