[发明专利]一种场终止型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种场终止型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)和PNP晶体管复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点，频率特性介于MOSFET和功率晶体管之间，可正常工作于几十KHZ频率范围内。

场终止(Field Stop，FS)型IGBT是IGBT器件的进一步发展，FS-IGBT器件具有输入阻抗低、通态压降低、驱动电路简单、安全工作区宽、电流处理能力强且几乎无拖尾电流等优点，在电机控制、中频开关电源和逆变器、机器人、空调器以及要求快速低损耗的领域中应用越来越广泛。

现有的FS层制造工艺大致分为两种，一种是通过减薄后进行高能注入和激光退火，另一种是通过外延工艺，在N型或P型衬底材料上注入N型杂质，推阱，再进行外延生产，形成了里面浓，外面淡的FS层。采用高能注入和激光退火，设备要求高，产品破片率难控制，增加产品成本，实现较困难；采用注入外延工艺，注入后需要高温长时间推阱，会照成衬底表面缺陷较多，影响外延的质量，影响器件可靠性，同时由于FS浓度在里面，产品的耐压时耗尽层在 FS层里基本没有展宽，dv/dt变化较大，容易造成误导通和动态闩锁，影响应用可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种场终止型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，以解决现有场终止层制造工艺中产品成本较高、可靠性较差的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种场终止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法，包括以下步骤：

提供第一掺杂浓度的N型硅衬底；

在所述N型硅衬底表面通过外延生长形成N-漂移层，所述N-漂移层的掺杂浓度为第二掺杂浓度，所述第二掺杂浓度小于所述第一掺杂浓度，所述N型硅衬底表面通过外延生长形成N-漂移层的一面为正面，另一面为背面；

在所述N-漂移层上制备绝缘栅双极型晶体管正面结构；

将所述N型硅衬底进行背面减薄，形成场终止层；

在所述场终止层背面注入P+杂质并背面退火形成P+集电区；

在所述P+集电区上通过沉淀或蒸发的方法，形成背面金属电极，所述背面金属电极与所述P+集电区欧姆接触。

第二方面，本发明还提供了一种场终止型绝缘栅双极型晶体管，包括：N型硅衬底、N-漂移层、P基区、N+发射区、栅氧化层、多晶硅栅电极、介质层、正面金属发射极电极、P+集电区以及背面金属电极；

其中，所述N-漂移层位于所述N型硅衬底正面上方；

所述P基区位于所述N-漂移层内部；

所述N+发射区位于所述P基区内部；

所述栅氧化层位于所述N-漂移层正面上方；

所述多晶硅栅电极位于所述栅氧化层正面上方；

所述介质层延伸并覆盖所述栅氧化层和所述多晶硅电极；

所述正面金属发射极电极延伸并覆盖所述介质层，并与所述P基区以及所述N+发射区电接触；

所述P+集电区位于所述N型硅衬底背面下方；

所述背面金属电极位于所述P+集电区背面下方，与所述P+集电区欧姆接触。

本发明提供的场终止型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，在均匀低掺的N型硅衬底正面通过外延生长形成N-漂移层，在所述N-漂移层上制备绝缘栅双极型晶体管正面结构，然后将所述N型硅衬底进行背面减薄，形成场终止层，并在所述场终止层背面注入P+杂质并背面退火形成P+集电区，最后背金生成背面金属电极。采用本方法，可以解决现有场终止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法中场终止层制造工艺产品成本较高、可靠性较差的技术问题。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种场终止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种场终止型绝缘栅双极型晶体管的制造方法 中N型硅衬底的剖面示意图；