绝缘栅双极型晶体管及其制造方法技术

一种绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，该绝缘栅双极型晶体管制造方法在制造IGBT时先在N型衬底上注入一层N型离子形成N+载流子增强区，然后再形成IGBT正面结构和背面结构。通过在N型衬底上注入一层N型离子形成N+载流子增强区来减小高温漏电流。因此，该绝缘栅双极型晶体管具有高温漏电流小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件制造方法，特别是涉及一种。
技术介绍
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。 IGBT器件从20世纪80年代专利技术至今，经历了 PT (punch-through，穿通)型，具有N+缓冲层的PT (punch-through,穿通)型，以及NPT (non-punch through非穿通)型等等一系列的演变。IGBT芯片的厚度也从初期的300 μ m减小至现在的70 μ m左右，芯片加工工艺，尤其薄片加工工艺要求越来越高。 IGBT器件作为现代电力电子装置的主流器件，在开关电源、整流器、照明电路、牵引传动以及感应加热等领域有着广泛的应用。现有的IGBT器件在使用时在集电极和发射极之间容易产生高温漏电。高温漏电流较大时，会导致IGBT器件的结温上升，导致器件发生失效。最常用的解决IGBT器件高温漏电流大的工艺方法是改变钝化层的结构。然而改变钝化层结构解决高温漏电的工艺复杂，成本高，且收效甚微。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种绝缘栅双极型晶体管，该绝缘栅双极型晶体管具有高温漏电流小的优点。 此外，还提供一种上述绝缘栅双极型晶体管的制造方法，绝缘栅双极型晶体管的制造方法制造的绝缘栅双极型晶体管具有高温漏电流小的优点。 —种绝缘栅双极型晶体管，包括N型衬底、IGBT正面结构、形成于N型衬底背面的P+层以及形成于P+层上远离N型衬底一侧的背面金属层，所述N型衬底和IGBT正面结构之间还具有一层N+载流子增强区，所述IGBT正面结构形成于所述N+载流子增强区上。 在其中一个实施例中，所述N+载流子增强区的掺杂浓度为1E15?lE16cm_3。 在其中一个实施例中，所述N+载流子增强区的厚度为8μπι?12 μ m。 在其中一个实施例中，所述IGBT正面结构包括MOS结构和形成于MOS结构周围的P环结构。 在其中一个实施例中，所述N型衬底的晶向为< 100 >。 一种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:提供一个N型衬底；在所述N型衬底上注入一层N型离子形成N+载流子增强区；在所述N+载流子增强区上形成IGBT正面结构；减薄所述N型衬底，在所述N型衬底的背面上进行P型杂质注入形成P+层；在所述P+层上淀积金属，形成背面集电极的背面金属层。 在其中一个实施例中，所述N型离子为磷。 在其中一个实施例中，所述磷离子注入时的注入能量为40?160KeV，注入剂量为IEll ?lE13cm_2。 在其中一个实施例中，所述IGBT正面结构包括MOS结构和形成于MOS结构周围的P环结构。 在其中一个实施例中，所述N型衬底的晶向为< 100 >。 上述绝缘栅双极型晶体管制造方法在制造IGBT时先在N型衬底上注入一层N型离子形成N+载流子增强区，然后再形成IGBT正面结构和背面结构。N型衬底上注入的N型离子能够增加离子浓度和数量，从而相对缩小可动离子占全部离子的比例，可动离子占全部离子的比例下降了，高温漏电流也就减小了。 【附图说明】 图1为一个实施例的绝缘栅双极型晶体管制造方法流程图； 图2为一个实施例的绝缘栅双极型晶体管正面结构制造流程图； 图3?17为一个实施例的绝缘栅双极型晶体管制造方法各个制造流程的绝缘栅双极型晶体管制造方法的结构图。 【具体实施方式】 [0021 ] 请参考图1，本专利技术的一个实施方式提供一种绝缘栅双极型晶体管制造方法。该绝缘栅双极型晶体管制造方法包括如下步骤: 步骤S110，提供一个N型衬底。该N型衬底的晶向为< 100 >并经过氧化工艺。另外，该N型衬底是直拉单晶法制造的。 步骤S120，在N型衬底上注入一层N型离子形成N+载流子增强区。如图3所示，N型衬底I上形成有N+载流子增强区21。在该实施例中，N型离子为磷。在进行磷离子注入工艺时，离子注入的注入能量为40?160KeV，注入剂量为IEll?lE13cm_2。 步骤S130，在N+载流子增强区21上形成IGBT正面结构。在该实施例中，IGBT正面结构包括 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)结构和形成于MOS结构周围的P-ring (P环)结构。此处的MOS结构是指金属-氧化层-半导体-场效晶体管的结构。P-ring结构可以提高所形成的IGBT器件的耐压。 在该步骤S130中，IGBT正面结构的形成具体包括如下步骤。 请参考图2。步骤S131，场氧化。请参考图4，通过高温氧化工艺在N+载流子增强区21形成场氧层3。在高温氧化过程中，图4中的N+载流子增强区21是经过推阱后形成的N+载流子增强区21。 步骤S132，制备P-ring。请参考图5，采用P_ring光刻版进行光刻，并进行硼离子注入,形成P-ring41。然后在去除场氧层3上的光刻胶后对P_ring进行高温推结工艺,生成阱氧层。如图6所示，41为高温推结后的P-ring，5为高温推结时形成的阱氧层。 步骤S133，制备多晶硅栅。采用湿法刻蚀去除有源区氧化层，然后通过栅氧工艺、多晶硅淀积工艺、多晶硅掺杂工艺，并采用Poly (多晶硅)光刻版进行刻蚀形成MOS管的栅极。如图7所示，6为经刻蚀工艺后形成的栅氧层，此处是将氧氧化层和多晶硅层画在了一起，栅氧层6即为MOS管的栅极。 步骤S134，制备P本体。利用多晶硅栅进行自对准硼离子注入工艺形成P本体。如图8所示，71为硼离子注入后形成的P本体。在进行离子注入工艺后还要进行高温推结工艺。对多晶硅和P本体71进行杂质激活和推结。如图9所示，71为推阱后的P本体。 步骤S135，制备N+隐埋层。利用多晶硅栅进行自对准砷离子注入工艺，形成N+隐埋层。如图10所示，81为注入后的N+隐埋层。在进行离子注入工艺后还要进行高温推结工艺。对N+隐埋层81进行杂质激活和推结。如图11所示，81为经过杂质激活和推结后的N+隐埋层。 [0031 ] 步骤S136，制备P+隐埋层。首先淀积氧化层，然后进行隔离区腐蚀和硅刻蚀，接着进行硼离子注入，这样就可以形成P+隐埋层91。如图12所示，10为形成的隔离区，91为硼离子注入后的P+隐埋层，11为刻蚀硅，此处的硅被刻蚀掉了，所以此处为空的。在进行离子注入工艺后还要进行高温推结工艺。对P+隐埋层91进行杂质激活和推结，同时形成氧化层。如图13所示，91为退火后的P+隐埋层。另外，在该实施例中，被刻蚀掉的硅的厚度为 0.15 μ m?0.3 μ m。这样的厚度可以获得良好的杂质分布和更大的金属接触面积，从而提高IGBT器件的性能。 步骤S137,制备层间介质层。淀积硼磷娃玻璃(boro-phospho-silicate-glass,BPSG)并回流，形成层间介质层12。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极型晶体管，包括N型衬底、IGBT正面结构、形成于N型衬底背面的P+层以及形成于P+层上远离N型衬底一侧的背面金属层，其特征在于，所述N型衬底和IGBT正面结构之间还具有一层N+载流子增强区，所述IGBT正面结构形成于所述N+载流子增强区上。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极型晶体管，包括N型衬底、IGBT正面结构、形成于N型衬底背面的P+层以及形成于P+层上远离N型衬底一侧的背面金属层，其特征在于，所述N型衬底和IGBT正面结构之间还具有一层N+载流子增强区，所述IGBT正面结构形成于所述N+载流子增强区上。2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述N+载流子增强区的惨杂浓度为1E15?lE16cm3。3.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述N+载流子增强区的厚度为8 μ m?12 μ m。4.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述IGBT正面结构包括MOS结构和形成于MOS结构周围的P环结构。5.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述N型衬底的晶向为< 100 >。6.一种绝缘栅双极型晶体管制造方法，其特征在于，所述绝缘栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小社，钟圣荣，周东飞，王根毅，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32