[发明专利]绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法

说明书

一种绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法，先在一第一导电型基板的一正面制作正面元件及正面金属层。于第一导电型基板的背面制作多重凹槽结构，于每一凹槽外侧具有一第一导电型杂质植入层图案，于多重凹槽结构底部具有一第一导电型杂质植入层。以沉积方式于该多重凹槽结构内填入多层第一导电型多晶硅层，且这些第一导电型多晶硅层分别与这些第一导电型杂质植入层图案对齐。于第一导电型基板底部表面植入一第二导电型杂质层。以激光退火工艺对所得结构的各杂质层退火，以制作多个场截止层。

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管的制作方法，尤涉及一种绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是一种结合金氧半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)和双载子接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)的复合结构。IGBT因为结合了MOSET易于利用栅极控制的特性，以及BJT具低导通电压压降的特性，因此广泛应用于高电压高功率的应用领域。

一般的IGBT(例如一穿透型IGBT)主要包含一P+型半导体基底，于其上形成一N-型缓冲层，然后再于N-型缓冲层上形成一N型外延层，作为IGBT中寄生MOSFET的漏极。接着，于N型外延层内形成栅极结构(gate)及射极结构(emitter)，并于P+型半导体基底的底部形成集极(collector)。在上述的穿透型IGBT中，崩溃电压(breakdown voltage)主要是由P+型半导体基极及N-型缓冲层决定，在此两层间会有最大值电场产生。

另一种IGBT为非穿透型(Non Punch Through,NPT)IGBT则没有N-型缓冲层，因此崩溃电压由N型外延层(N型漂移区)的雪崩现象所决定。为了提高崩溃电压，场截止层(Field Stop)IGBT是以场截止离子布植取代在穿透型IGBT中的N型缓冲层，藉此以渐变(graded)或是线性渐进(linearly graded)N型剖面取代原有穿透型IGBT的陡峭接面(abrupt junction)，以降低电场最大值，进而提升崩溃电压。

现有的场截止层IGBT中，通常是在制作正面电极(大多包含铝材料)之前就必须在元件背面制作场截止层。这是由于铝电极的熔点在摄氏630度左右，而场截止层须在离子布植后再进行高温的热驱入步骤(高温约在摄氏900度以上)，此高温过程会破坏已经在正面形成的正面电极。然而上述的现有背面制作场截止层涉及以保护层先保护未制作正面电极的绝缘栅双极晶体管正面，再制作背面的场截止层，这样会增加工艺的复杂度。

发明内容

为了克服现有技术问题，本发明的一目的为提供可以简化工序的绝缘栅双极晶体管的低温氧化制作方法。

为达成上述目的，本发明提供一种绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法，包含：(a)提供一第一导电型基板，并在该第一导电型基板的一正面制作绝缘栅双极晶体管的正面元件及正面金属层；(b)于第一导电型基板的背面制作多重凹槽结构，且多重凹槽结构具有多个凹槽，且这些凹槽的宽度沿深度方向渐缩，每一该凹槽外侧具有一第一导电型杂质植入层图案，于多重凹槽结构底部具有一最底层第一导电型杂质植入层；(c)以沉积方式于该多重凹槽内填入多层第一导电型非晶硅层，且这些第一导电型非晶硅层分别与这些第一导电型杂质植入层图案对齐；(d)于第一导电型基板底部表面植入一第二导电型杂质植入层或沉积一第二导电型非晶硅层；(e)以激光退火工艺对所得结构的各非晶硅层退火，以形成多层场截止层(亦即背面场栏)；(f)于第一导电型基板底部表面制作一集极金属层。

藉由上述的工艺，由于场截止层在正面金属完成之后制作，因此可以减少工序，降低成本。

再者，藉由本发明的方法，可以制作多层具有不同杂质掺杂浓度的场截止层，有效提高崩溃电压。