[发明专利]一种具有载流电子存储层的IGBT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，特别涉及一种具有载流电子存储层的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）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。在实际应用中，IGBT很少作为一个独立器件使用，尤其在感性负载的条件下，IGBT需要一个快恢复二极管续流。因此，现有的绝缘栅双极晶体管产品，一般采用并联一个续流二极管（Freewheeling diode，简称FWD）以保护IGBT。

现有的具有载流电子存储层的IGBT主要是采用离子注入方式形成载流电子存储层（CS层），其缺点是在工艺制作过程中CS层工艺控制难度大，CS层浓度不易控制，推阱耗时较长；并且CS层拐角处易击穿，从而造成器件整体击穿电压偏低。

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具有载流电子存储层的IGBT的制造方法，其与现有的常规工艺兼容，且CS层浓度易控制、效率高、并能避免由于CS拐角处浓度问题导致器件击穿电压偏低的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种具有载流电子存储层的IGBT的制造方法，其包括：

提供具有第一表面和第二表面的衬底；

在所述衬底的第一表面形成第一凹槽；

在所述第一凹槽上外延形成导电类型与衬底相同的第一外延层，所述第一外延层填满第一凹槽，其中第一外延层的掺杂浓度较衬底的掺杂浓度高；

研磨所述第一外延层直到露出所述衬底的第一表面；

在研磨后的第一外延层的上表面形成深度和宽度小于所述第一凹槽的深度和宽度的第二凹槽以剩余一部分第一外延层，剩余的第一外延层作为载流电子存储层；

在所述第二凹槽上外延形成导电类型与衬底相同的第二外延层，所述第二外延层填满第二凹槽；和

研磨所述第二外延层直到露出所述衬底的第一表面。

作为本发明的一个优选的实施例，第二外延层的掺杂浓度等于衬底的掺杂浓度。

作为本发明的一个优选的实施例，在形成有第一外延层和第二外延层的衬底的第一表面的一侧形成IGBT的正面结构，

在形成有第一外延层和第二外延层的衬底的第二表面的一侧形成IGBT的反面结构。

作为本发明的一个优选的实施例，所述IGBT的正面结构包括：

在所述第一外延层上有选择的形成导电类型与衬底不同的基区；

在所述基区内有选择的形成的导电类型与衬底相同的发射极区；

位于所述衬底上的栅氧化层；

在所述栅极氧化层的表面上形成的多晶硅栅极；

覆盖所述栅极氧化层和多晶硅栅极的介质层；

与所述基区和所述发射极区电性接触的正面金属电极；

所述IGBT的反面结构包括：

在所述衬底的第二表面上形成导电类型与衬底不同的集电极层；

在所述集电极层上形成背面金属电极，该背面金属电极与所述集电极层电性接触。

作为本发明的一个优选的实施例，所述IGBT的正面结构还包括：

形成于正面金属电极外侧的钝化层。

本发明还提供另一种具有载流电子存储层的IGBT的制造方法，其包括：

提供具有第一表面和第二表面的衬底；

在所述衬底的第一表面形成第一凹槽；

在所述第一凹槽上外延形成导电类型与衬底相同的第一外延层，所述第一外延层填满第一凹槽，其中第一外延层的掺杂浓度较衬底的掺杂浓度高；

研磨所述第一外延层直到露出所述衬底的第一表面；

直接在形成有第一外延层的衬底的第一表面的一侧形成IGBT的正面结构，和

在形成有第一外延层的衬底的第二表面的一侧形成IGBT的反面结构。

作为本发明的一个优选的实施例，所述IGBT的正面结构包括：

在所述第一外延层上有选择的形成导电类型与衬底不同的基区；