[发明专利]反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）一般采用反向并联续流二极管的方式使用。但这种方式一方面浪费封装面积，另一方面由于寄生电感等寄生效应的存在，并联额外增加了功耗。因此，将IGBT与二极管集成在同一个芯片的技术日益受到重视。

反向导通场截止型（Field Stop,FS）IGBT是一种常用于电磁炉等用电设备的开关器件，由于改善了非平衡载流子的通道，其拖尾电流得到优化，同时器件不需要再并联续流二极管，降低了成本。

反向导通FS IGBT的制备难点在于背面N+buffer层（即Field Stop层）及背面P/N交隔结构的制备，一种传统的制备方法是先利用注入（或预扩）+高温推阱制备背面N+buffer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200μm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。

发明内容

基于此，为了解决传统的反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管需要专用的薄片流通、加工设备，导致需要额外添购生产设备，提高了生产成本的问题，有必要提供一种与现有的常规生产设备兼容、不需要薄片流通设备的反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法。

一种反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括下列步骤：提供第一掺杂类型的硅衬底；通过光刻和离子注入向所述硅衬底内注入第二掺杂类型的离子，在所述硅衬底的表面形成背面PN交隔结构，并清理硅衬底的表面完成去胶，所述第二掺杂类型与第一掺杂类型的电性相反；在硅衬底形成有所述背面PN交隔结构的表面通过外延工艺制备出N型的场截止层；在所述场截止层上外延制备出N型的漂移区；包括所述第一掺杂类型的硅衬底、PN交隔结构、场截止层及漂移区的硅片总厚度与常规流通硅片的厚度一致；采用绝缘栅双极型晶体管正面工艺在所述漂移区内和漂移区上制备出绝缘栅双极型晶体管正面结构；将所述硅衬底减薄至所述背面PN交隔结构处；在所述背面PN交隔结构背离所述场截止层的表面形成背面金属电极。

在其中一个实施例中，所述第一掺杂类型为N型，所述第二掺杂类型为P型。

在其中一个实施例中，所述通过光刻和离子注入向所述硅衬底内注入第二掺杂类型的离子的步骤中注入剂量为1*10¹³～1*10²⁰/平方厘米，注入能量为30千电子伏～200千电子伏。

在其中一个实施例中，所述提供第一掺杂类型的硅衬底的步骤中硅衬底的厚度为100～650微米，所述场截止层的厚度为2～100微米，所述在场截止层上外延制备出N型的漂移区的步骤中漂移区的厚度为10～650微米。

在其中一个实施例中，所述提供第一掺杂类型的硅衬底的步骤中硅衬底的电阻率为0.01～50欧姆*厘米，所述场截止层的电阻率为5～100欧姆*厘米，所述在场截止层上外延制备出N型的漂移区的步骤中漂移区的电阻率为5～500欧姆*厘米。

在其中一个实施例中，所述在背面PN交隔结构背离所述场截止层的表面形成背面金属电极的步骤，是采用溅射工艺制备所述背面金属电极。

在其中一个实施例中，所述在背面PN交隔结构背离所述场截止层的表面形成背面金属电极的步骤，是采用蒸发工艺制备所述背面金属电极。

在其中一个实施例中，所述正面工艺是平面栅极绝缘栅双极型晶体管的正面工艺，所述反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管是平面栅极绝缘栅双极型晶体管。

在其中一个实施例中，所述正面工艺是沟槽栅极绝缘栅双极型晶体管的正面工艺，所述反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管是沟槽栅极绝缘栅双极型晶体管。

上述反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法，于正面工艺之前直接在衬底上制作背面PN交隔结构，因此背面PN交隔结构可以采用常规光刻机和离子注入设备作业，无需使用双面曝光机来形成背面PN交隔结构。FS结构所需的N型Buffer层及IGBT的漂移区用外延方式制备，无需使用注入能量可达1兆电子伏以上的高能离子注入设备。外延后圆片厚度与常规流通圆片相同，再进行常规的正面工艺，因此与现有的常规工艺兼容，工艺简单、无需专用薄片流通设备，大大降低了工艺成本。

附图说明

图1是一实施例中反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法的流程图；