[发明专利]反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件制造方法，特别是涉及一种反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种常用的通过电压控制的功率开关器件。其具有输入电容大、输入阻抗高、驱动电流小、速度快、耐压高、热稳定性强、工作温度高、控制电路简单等特点，现阶段已经成为电力电子装置的主流器件。反向导通绝缘栅双极型晶体管是一种新型的IGBT器件，它是将IGBT结构以及反向导通二极管结构集成在同一个芯片上。这样可以改善非平衡载流子的通道，优化拖尾电流。反向导通IGBT器件具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等诸多优点。

常见的反向导通IGBT的制造方法中对器件背面反向导通二极管结构的制造方法主要有两种。一种反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法是采用两次背面光刻来实现。具体为先进行有选择的注入和扩散形成P+型区域，然后再次进行有选择的注入和扩散形成N+型区域，这样就可以在反向导通IGBT的背面间隔性的形成N+和P+区域。间隔性的N+和P+区域即为反向导通二极管结构。采用这种制造方法形成的反向导通IGBT的背面N+区域较浅，对工艺的控制要求较高。一旦N+区域的浓度偏高，所形成的反向导通IGBT正向导通时将无法形成大注入效应而丧失反向导通IGBT的功能。

另一种反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法如下。在正面工艺完成及背面P+层形成后，进行挖槽，然后利用背面金属填充槽，最终形成反向导通IGBT的反向导通二极管结构。该反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法主要采用挖槽填充背面金属的方式来形成反向导通二极管结构，但是反向导通IGBT背面槽内金属由于受限于反向导通IGBT集电极金属的要求，反向导通二极管的参数只能通过调节挖槽的宽度和深度来调节，工艺调节起来麻烦，对工艺控制要求较高。因此，从上述两种工艺方法可以看到，常见的反向导通IGBT器件背面反向导通二极管结构的制造方法制造工艺控制要求较高，制造难度较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法，其能够降低工艺控制要求，降低制造难度。

一种反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法，所述绝缘栅双极型晶体管制造方法包括如下步骤：制备N型衬底；在所述N型衬底正面生长栅氧化层；在所述栅氧化层上淀积多晶硅栅电极；通过光刻、刻蚀和离子注入工艺在N型衬底上形成P阱；通过光刻和离子注入工艺在P阱内形成N+区和正面P+区；在所述N型衬底正面淀积介质层；在所述介质层上淀积保护层；通过背面减薄工艺减薄所述N型衬底；在所述N型衬底的背面注入P型杂质形成背面P+区域；采用光刻、刻蚀工艺在所述N型衬底的背面形成沟槽；在所述N型衬底的背面淀积多晶硅填充所述沟槽，并蚀刻掉沟槽之外区域的多晶硅；去除N型衬底正面的保护层；选择性刻蚀介质层形成短接N+区和正面P+区的接触孔，并形成正面金属层；在所述N型衬底正面淀积钝化层；在所述N型衬底背面进行背面金属化工艺，形成背面金属层。

在其中一个实施例中，所述在所述N型衬底背面进行背面金属化工艺，形成背面金属层的步骤之后还包括通过局部辐照技术控制N型衬底中局部区域的载流子寿命。

在其中一个实施例中，所述局部辐照技术采用电子或者质子对所述N型衬底进行辐照。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽的形状为长方形。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽的深度为1～20μm，宽度为1～30μm，相邻两个沟槽的间距为50～300μm。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽中淀积的多晶硅为N型多晶硅。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽中淀积的多晶硅的掺杂浓度为1E17～1E21cm^-3。

在其中一个实施例中，所述背面金属层自N型衬底向外依次为铝、钛、镍、银。

在其中一个实施例中，所述介质层的材质为二氧化硅和硼磷硅玻璃。

在其中一个实施例中，所述保护层的材质为氮化硅。

上述反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法采用多晶硅来填充反向导通绝缘栅双极型晶体管背面的沟槽。只需要精确控制多晶硅的掺杂浓度就可以控制反向导通绝缘栅双极型晶体管背面的反向导通二极管的参数，工艺控制要求较低。该反向导通绝缘栅双极型晶体管制造方法对制造工艺控制要求较低，制造难度较小。

附图说明