[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。

现有技术中，针对场终止（FS）结构绝缘栅双极晶体管的制造方法，一般是在硅片正面工艺全部完成后（即正面工艺加工至完成正面金属电极后），再将硅片从背面减薄，之后在硅片背面进行P型杂质的离子注入；然后，激活所注入的P型杂质离子并修复离子注入损伤，从而在硅片背面得到P+型集电极区。一般采用高温退火工艺激活注入的P型杂质离子，由于受硅片正面金属电极熔点的限制，无法实现P型杂质离子的高激活率，以致影响IGBT的性能。

为此，又有一种改进方案，将高温退火工艺改为激光退火（Laserannealing）工艺，其可实现仅在硅片背面一定厚度的区域内实现高温，不影响硅片正面，从而实现P型杂质离子的高效率激活。但是，激光退火工艺需要使用特殊的专用设备，成本较高。

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，该制造方法无需采用成本较高的激光退火工艺，也可以实现掺入晶圆的反面的第二导电类型杂质的高效率激活。

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有绝缘栅型晶体管单元；在所述晶圆的正面上形成保护层；在所述晶圆的反面侧注入第二导电类型杂质离子；去除形成于所述晶圆正面上的保护层；在所述绝缘栅型晶体管单元上形成第一主电极接触孔，并通过孔回流热过程对注入所述晶圆的反面侧的第二导电类型杂质离子进行激活以形成第二导电类型半导体层。

作为本发明中的一个优选的实施例，所述制造方法还包括：在形成有第一主电极接触孔的绝缘栅型晶体管单元上覆盖金属层以形成第一主电极；在第二导电类型半导体层上覆盖金属层以形成第二主电极。

作为本发明中的一个优选的实施例，所述制造方法还包括：所述孔回流热过程中的孔回流温度和时间根据所述第二导电类型杂质离子激活的需要进行调整。所述孔回流温度为850℃，所述孔回流时间为30～90min。

作为本发明中的一个优选的实施例，所述制造方法还包括：所述第一导电类型为Ｎ型，所述第二导电类型为Ｐ型，所述绝缘栅型晶体管单元为N型沟道MOSFET单元，所述第一导电类型的半导体衬底为N-型的半导体衬底，所述第二导电类型半导体层为P+型集电极层，所述第一主电极为发射极，所述第二主电极为集电极，所述第一主电极电极接触孔为发射极电极接触孔。

作为本发明中的一个优选的实施例，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，所述N型沟道MOSFET单元包括：自所述半导体衬底的第一主面向所述N-型半导体衬底内有选择的形成的P基区；自所述P基区的表面向该P基区内有选择的形成的N+有源区；在所述半导体衬底的第一主面上有选择的形成的栅氧化层，其中，所述栅氧化层位于P基区的边缘部分的第一主面和所述半导体衬底的未形成P基区的第一主面上；在所述栅极氧化层的上表面上形成的多晶硅栅电极；覆盖所述栅极氧化层和多晶硅栅电极露出表面的介质层。

作为本发明中的一个优选的实施例，通过光刻、蚀刻工艺在所述绝缘栅型晶体管单元上形成发射极接触孔，所述发射极穿过所述发射极接触孔与所述N+有源区和所述P基区电性接触。

作为本发明中的一个优选的实施例，在形成有绝缘栅型晶体管单元的晶圆的正面上形成保护层时，同时还在所述晶圆的反面上也形成保护层，其中所述保护层包括先后形成的氮化硅保护层和二氧化硅保护层。