[发明专利]以具有外延层的衬底制造场终止型IGBT器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)器件的制造方法。

背景技术

IGBT器件由一个MOS晶体管和一个PNP双极晶体管组成，也可看作是由一个VDMOS(Vertical double diffused MOSFET，垂直双扩散MOS晶体管)和一个二极管组成。

请参阅图1，这是一种场终止型(Field stop)IGBT器件的结构示意图。硅片背面为金属层14作为集电极，其上方具有p型重掺杂集电区4，再往上为n型重掺杂场阻断区3，再往上为n型中低掺杂区1。在n型中低掺杂区1中具有p阱7。在p阱7中具有n型重掺杂源区8和p型重掺杂接触区11。在n型中低掺杂区1之上具有栅氧化层5、层间介质9和接触孔电极10。其中栅氧化层5的两端在n型重掺杂源区8之上，接触孔电极10在p型重掺杂接触区11之上。栅氧化层5之上为多晶硅栅极6。层间介质9之上为金属层12作为发射极，其与接触孔电极10相连。

对于这种场终止型IGBT器件，目前的制造方法如图2所示。

第1步，在n型中低掺杂的硅片1上制造硅片正面的结构，直至进行到淀积层间介质(ILD)这一步。所述硅片正面的结构包括离子注入形成的p阱7、n型重掺杂源区8、p型重掺杂接触区11，淀积层间介质9等。

第2步，将n型中低掺杂的硅片1从背面减薄，一般剩余70μm左右。

第3步，在硅片1的背面以离子注入和退火工艺形成n型重掺杂场阻断区3和p型重掺杂集电区4。

第4步，在硅片正面淀积金属作为发射极12，在硅片背面淀积金属作为集电极14。

之所以采用上述步骤，是因为硅片背面的阻断区3必须注入杂质并进行高温退火以激活杂质。而硅片正面的金属层即发射极12无法承受退火工艺的高温，因此硅片正面淀积金属必须放到硅片背面形成阻断区3之后进行。

上述方法在第2步后，整个硅片的厚度就降到70μm以下，这称为极薄片。对极薄片的后续处理包括金属淀积、光刻、干法刻蚀、离子注入、退火等步骤。

半导体制造厂商的通用设备都是用于处理标准厚度(一般为725μm)的硅片的，处理极薄片有较大的硅片破碎的风险。而重新购买可处理极薄片的设备，又会较大地增加成本并影响整体产能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制造场终止型IGBT器件的新方法，该方法可以在安全和低风险的前提下制造场终止型IGBT器件。

为解决上述技术问题，本发明以具有外延层的衬底制造场终止型IGBT器件的方法为：

第1步，选择具有外延层的硅衬底；在外延层的正面制造IGBT器件的正面结构，直至淀积正面金属作为发射极；

第2步，将硅衬底从背面减薄，在该硅衬底的背面以离子注入工艺形成p型重掺杂集电区，然后在p型重掺杂集电区4的背面淀积金属作为集电极。

本发明以具有外延层的衬底制造IGBT器件的方法，无需进行厚度在70μm以下的极薄片的生产工艺，从而有效减少薄片工艺的碎片几率，并节约了购买新机台设备的巨大成本。

附图说明

图1是场终止型IGBT器件的结构示意图；

图2是现有的一种制造场终止型IGBT器件的方法的示意图；

图3是本发明制造场终止型IGBT器件的方法的示意图。

图中附图标记说明：

1为n型中低掺杂区；3为n型重掺杂阻断区；4为p型重掺杂集电区；5为栅氧化层；6为多晶硅栅极；7为p阱；8为n型重掺杂源区；9为层间介质；10为接触孔电极；11为p型重掺杂接触区；12为发射极；14为集电极；10为n型中低掺杂外延层；30为n型重掺杂硅衬底。

具体实施方式

请参阅图3，本发明以具有外延层的衬底制造场终止型IGBT器件的方法为：

第1步，选择具有外延层10的硅衬底30。

外延层10优选为n型中低掺杂，所掺杂的n型杂质例如为磷，掺杂浓度为1×10¹¹～1×10¹⁴原子每立方厘米，优选为6.5×10¹³原子每立方厘米，该外延层10的厚度为40～300μm，优选为70μm。外延层10也可以是无掺杂、或p型掺杂。