[发明专利]一种反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）一般采用反向并联续流二极管的方式使用。但这种方式一方面浪费封装面积，另一方面由于寄生电感等寄生效应的存在，并联额外增加了功耗。因此，将IGBT与二极管集成在同一个芯片的技术日益受到重视。

反向导通场截止（Field Stop,FS）IGBT是一种常用于电磁炉等用电设备的开关器件，由于改善了非平衡载流子的通道，其拖尾电流得到优化，同时器件不需要再并联续流二极管，降低了成本。

反向导通FS IGBT的制备难点在于背面N+buffer层（即Field Stop层）及背面P/N交隔结构的制备，一种传统的制备方法是先利用注入（或预扩）+高温推阱制备背面N+buffer层之后通过双面光刻在背面结构上制作出P/N交隔结构，在背面结构完成后再做正面结构工艺，对于低压IGBT（1700V以下）正面结构制备前就需要将圆片减薄到200μm以下，这就要求生产线有薄片通线能力，因此需要专用的薄片流通设备和双面曝光设备。

发明内容

基于此，为了解决传统的反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管需要专用的薄片流通、加工设备，导致需要额外添购生产设备，提高了生产成本的问题，有必要提供一种与现有的常规生产设备兼容、减少对薄片流通设备的依赖的反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

一种反向导通场截止绝缘栅双极型晶体管的制造方法，包括下列步骤：提供N型硅片，并在N型硅片表面制备出N+层，推阱后得到场截止层，N型硅片除场截止层以外的部分作为漂移区；向所述场截止层注入第一掺杂类型的离子；在所述N型硅片注入有第一掺杂类型离子的表面光刻并腐蚀出多个凹槽，清理所述N型硅片表面完成去胶；向所述凹槽内填充第二掺杂类型的硅材料，在所述N型硅片表面形成背面PN交隔结构；所述第二掺杂类型与第一掺杂类型的电性相反；在所述背面PN交隔结构表面形成氧化层；提供衬底，并将所述衬底与所述N型硅片形成有背面PN交隔结构的表面键合在一起，得到一块与常规流通硅片厚度一致的键合硅片；采用绝缘栅双极型晶体管正面工艺在所述漂移区内和漂移区上制备出绝缘栅双极型晶体管正面结构；将完成了正面工艺的键合硅片的所述衬底进行减薄至所述氧化层；湿法腐蚀去除所述氧化层；在所述背面PN交隔结构背离所述场截止层的表面形成背面金属电极。

在其中一个实施例中，所述提供N型硅片的步骤中硅片的厚度为10～650微米，硅片的电阻率为5～500欧姆*厘米；所述提供衬底的步骤中衬底的厚度为50～650微米；所述场截止层的厚度为2～100微米，所述场截止层的掺杂浓度为4*10¹³～1*10¹⁶/立方厘米。

在其中一个实施例中，所述在N型硅片注入有第一掺杂类型离子的表面光刻并腐蚀出多个凹槽的步骤中，凹槽的深度为0.5～50微米。

在其中一个实施例中，所述第一掺杂类型为P型，所述第二掺杂类型为N型。。

在其中一个实施例中，所述向场截止层注入第一掺杂类型的离子的步骤中，注入剂量为1*10¹³～1*10²⁰/平方厘米，注入能量为30千电子伏～200千电子伏。

在其中一个实施例中，所述向凹槽内填充第二掺杂类型的硅材料的步骤中，填充的硅材料电阻率为0.001～50欧姆*厘米。

在其中一个实施例中，所述在背面PN交隔结构表面形成氧化层的步骤之前，还包括采用800摄氏度以上的温度对填充的所述第二掺杂类型的硅材料进行单晶化处理的步骤。

在其中一个实施例中，进行所述正面工艺之前，还包括对所述键合硅片的漂移区进行减薄并对漂移区被减薄的一面进行平坦化处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述在场截止层表面形成氧化层的步骤，是采用热氧化或化学气相淀积的工艺形成，所述氧化层的厚度为0.01～5微米。

在其中一个实施例中，所述将完成了正面工艺的键合硅片的所述衬底进行减薄至所述氧化层的步骤，是先抛光一部分所述衬底、再湿法腐蚀剩余的衬底。