[发明专利]一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT），尤其是通过外延工艺制作场终止型绝缘栅双极性晶体管（Field Stop Insulated Gate Bipolar Transistor，简称FS-IGBT）的制备方法。

背景技术

集成电路的快速发展，对衬底材料的质量提出了更严格的要求。对于一般低压IGBT，特别是600V左右使用外延工艺完成的FS-IGBT来说，技术的难点是厚度和电阻率一致性问题。电阻率均匀性差主要原因是硼、砷杂质的自掺杂。N型杂质（砷或磷）的自掺杂可采用低压外延技术来实现。只不过低压外延生长的硅片有很大的温度梯度，这将导致较多的层错和位错，而大的层错密度和位错密度会给器件电参数和成品率带来致命的危害。同时，一些研究表明对掺硼的P/P⁺(或埋层)外延，在低压条件下的自掺杂效应反而比常压下的大，所以对常用的P型衬底，由于外延前存在注入和衬底材料表面缺陷较多，导致外延层缺陷较多，外延质量较差，使得产品性能存在问题。

现有低压IGBT外延FS工艺中，先形成IGBT的FS区域，然后在此材料上生长需要厚度和电阻率的外延层，这种制作工艺存在由于外延前存在注入和衬底材料表面缺陷较多，导致外延层缺陷较多，外延质量较差，使得产品性能存在问题等明显的缺陷：首先，外延工艺中反应气体穿越衬底表面的时候它的浓度是不断降低的，因为它在穿越衬底表面的同时也在与硅衬底发生反应；其次，硅外延生长速度随着反应气体中硅源浓度的变化而变化，硅源浓度大时外延生长速度较快，反之，硅源浓度小的时候硅外延生长速度较慢；再者，掺杂剂浓度随着外延层中杂质浓度的变化而变化，当掺杂剂浓度增大时，外延层中的杂质浓度将增大，外延层的电阻率将变小，击穿电压降低，反之，当掺杂剂浓度变小时，外延层中杂质浓度也减小，相应的外延层的电阻率将增大，击穿电压变大。(事实上反应速度的快慢不是简单的依赖于反应剂的浓度高低，只是一般情况下，我们认同这种正比关系)。如上所述反应气体中硅源浓度是不断降低的，那么，与它成正比关系的硅外延的生长速度也是不断降低的，进而使得外延层厚度和电阻率的均匀性和一致性变差。在较小的衬底尺寸进行外延生长时，能够接受这种因为反应速度造成的外延层参数变差；但是当衬底直径变大，由于衬底材料表面缺陷较多，导致这种差异也变得更大，这已经超出了生产的容许范围。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有IGBT的制造方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明一个目的是提出一种IGBT的制造方法，该方法能够有效的降低外延前衬底材料的表面确认，增加外延层质量。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法，提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主面；在所述半导体衬底的第一主面形成第二导电类型的场终止层；在所述场终止层上生长氧化层；去除所述场终止层上的氧化层；在去除所述氧化层后的所述场终止层上形成外延层；在所述外延层上继续制造所述绝缘栅双极性晶体管。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述第一导电类型的半导体衬底为P型衬底材料。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述氧化层的厚度为

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：在800摄氏度～1100摄氏度的干氧/氢氧氧化/水汽氧化环境中对形成有所述场终止层上的半导体衬底进行氧化以得到所述氧化层。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：在所述场终止层上生长所述氧化层时，同时也在所述半导体衬底的第二主面上形成有氧化层，所述制造方法还包括：去除所述半导体衬底的第二主面上形成的氧化层。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：采用湿法腐蚀工艺或者湿法腐蚀与干法腐蚀相结合的工艺去除所述场终止层上的氧化层。

作为本发明所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：通过N型杂质表面注入和高温推阱的工艺在所述半导体衬底的第一主面形成场终止层。