[发明专利]一种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。为了降低成本，并联的续流二极管可以集成在IGBT芯片内，即具有内置二极管或反向导通的IGBT。

常见的反向导通的IGBT的制备难点在于背面N缓冲层（即Field Stop层）及背面P/N交隔结构的制备，现有制备方法有两种：第一种，先利用注入或预扩和高温推阱制备背面N缓冲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200um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；第二种，先完成正面结构制备再完成背面N缓冲层和背面的P/N交隔结构，对于缓冲层需要专用的高能离子注入设备或特殊元素注入，这种设备注入能量高达1～8Mev，对于P/N交隔结构需要双面曝光设备。这两种方案的缺点主要有两个方面：第一、需要有减薄晶圆流通能力，特别是对于常见的1200V以下的IGBT，其厚度在200um以下，对薄片流通工艺要求很高；第二、需要高能离子注入机注入离子和需要专门的双面曝光机对晶圆曝光，生产成本高。此外，现有的反向导通的IGBT通常采用背面两次光刻技术。

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IGBT的制造方法，其与现有的常规工艺兼容，工艺简单、效率高、无需专用的设备大大降低工艺成本。

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IGBT的制造方法，其包括：提供具有第一表面和第二表面的第一导电类型或第二导电类型的衬底；在所述衬底的第一表面间隔的形成延伸入所述衬底内的第二导电类型或第一导电类型的通道，其中所述通道的导电类型与所述衬底的导电类型不同；在所述衬底的第一表面上外延制备第二导电类型的缓冲区，并在所述缓冲区的外表面上外延形成第二导电类型的漂移区；基于所述漂移区形成所述IGBT的正面结构；自所述衬底的第二表面开始减薄所述衬底直到露出所述通道，此时所述通道和减薄后的衬底间隔交错排布；在所述通道和减薄后的衬底上形成背面金属电极，该背面金属电极与所述通道和减薄后的衬底电性接触。

作为本发明的一个优选的实施例，提供的衬底的厚度为100-650um，电阻率为0.001～100Ω*cm。

作为本发明的一个优选的实施例，通过光刻、离子注入、高温推阱、激活工艺在所述衬底的第一表面侧间隔的形成所述通道，所述离子注入的注入剂量为1E13～1E20cm^-2，能量为30～200KEV。

作为本发明的一个优选的实施例，外延制备的缓冲区的厚度为2～100um，电阻率为5～100Ω*cm。

作为本发明的一个优选的实施例，外延形成的漂移区的厚度为10～650um，电阻率为5～500Ω*cm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述衬底的厚度、所述外延制成的缓冲区的厚度和所述外延形成的漂移区的厚度的三者之和为正常流通硅片厚度。

作为本发明的一个优选的实施例，所述IGBT的正面结构包括：在所述漂移区的上表面上有选择的形成的第一导电类型的基区；在所述基区内有选择的形成的第二导电类型的发射极区；位于所述漂移区的上表面上的栅氧化层；在所述栅极氧化层的上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。

作为本发明的一个优选的实施例，所述IGBT的正面结构包括：形成于正面金属电极外侧的钝化层。