一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法，包括，提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主面；在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终端，在第一导电类型的半导体衬底的有源区第一主面形成第二导电类型的基区；在该半导体衬底的第一主面基于形成的基区形成绝缘栅双极性晶体管的剩余第一主面结构；在该半导体衬底的第二主面侧形成绝缘栅双极性晶体管的第二主面结构。本发明专利技术在不增加热过程甚至减少热过程的前提下，将阱结深扩的较深，提高了抗闩锁能力，提高了产品的应用可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功率半导体器件
，涉及绝缘栅双极性晶体管（IGBT)，尤其是 抗闩锁能力强的绝缘栅双极性晶体管的制备方法。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）在集电极和 发射极之间有一个寄生的PNPN晶闸管，如图13所示。在特殊条件下（αρηρ+αηρη彡1)，这 种寄生器件会导通。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控 制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁。 IGBT的H锁有两种模型：（I)IGBT导通时产生的静态H锁；（2)IGBT关断时产生的 动态闩锁。静态闩锁发生在低压大电流状态，而动态闩锁发生在开关过程的高压大电流状 态。 当IGBT的集电极电流在一定范围内时，电流流经电阻Rb产生的压降比较小，不足 以使NPN晶体管导通。当集电极电流增大到一定程度(锁定电流)时，Rb上的压降足以使NPN 管导通，进而使NPN和PNP晶体管处于饱和状态，于是栅极失去对IGBT的控制作用，这就是 IGBT的静态闩锁效应。在IGBT关断过程中，由于迅速上升的集电极电压会引起大的位移电 流，当该电流流过Rb产生的压降足以使NPN晶体管导通时，就会发生闩锁效应。这种效应 称为动态闩锁效应。 IGBT的锁定电流除了与器件本身结构有关外，还与环境温度、栅极电阻及负载有 关。温度越高，锁定电流越小，为此，设计应在较高温度下器件不被锁定为准。目前制作IGBT 的流程工艺较为复杂，受到现有工艺的限制，现在P-body阱深度无法做的太深；产品应用 可靠性差，特别是抗闩锁能力差。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施 例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部 分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。 鉴于上述和/或现有IGBT的制造方法中存在的问题，提出了本专利技术。 因此，本专利技术的目的是针对现有流程工艺较复杂，受工艺限制P-body阱深度无法 做的太深，产品应用可靠性稍差，特别是抗闩锁能力差以提供一种在不增加热过程甚至减 少热过程的前提下，将P-body结深扩的较深，提高抗闩锁能力，提高产品的应用可靠性的 IGBT制作方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种绝缘栅双极性晶体管的 制造方法，包括，提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主 面；在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终 端，在第一导电类型的半导体衬底的有源区第一主面形成第二导电类型的基区；在该半导 体衬底的第一主面基于形成的基区形成绝缘栅双极性晶体管的剩余第一主面结构；在该半 导体衬底的第二主面侧形成绝缘栅双极性晶体管的第二主面结构。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：形成所 述保护终端和所述基区的过程包括：在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上生成场 氧化层；保护终端光亥IJ、蚀亥IJ、第二导电类型离子注入、推阱；第二导电类型的基区光亥IJ、蚀 亥IJ、第二导电类型离子注入、推阱；在有源区的第一主面上生长栅氧化层。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：其还包 括，在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上形成绝缘栅双极性晶体管的第一主电极； 在所述第二半导体层形成后的半导体衬底的第二主面上形成与第二半导体层接触的绝缘 栅双极性晶体管的第二主电极。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：第一导 电类型为N型，第二导电类型为P型，所述半导体衬底为N-型衬底，其中N-、N+、P+中的 + 表示掺杂浓度高，表示掺杂浓度低。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述提 供第一导电类型的半导体衬底，在第一主面上形成厚度为300A?ZWtA的氧化层。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：所述在 第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终端，其是 在温度IKKTC?1250°C的条件下高温推阱20min?2000min。 作为本专利技术所述绝缘栅双极性晶体管的制造方法的一种优选方案，其中：通过离 子注入、高温推阱、激活工艺在所述半导体衬底的第一主面侧有选择的形成第二导电类型 的基区。 本专利技术提供了，该方法IGBT结构中阱是由 离子注入后推阱得到的，它决定了器件沟道长度、沟道表面浓度。其中，阱的结深和浓度，影 响着器件的阈值电压。阱掺杂浓度越高，阈值电压越大。同时，为了提高器件的抗闩锁能力， 在阱区内做一次深扩散，降低器件短路电阻Rb，从而提高了IGBT的抗闩锁能力。增加阱的 结深和浓度可以减小Rb，但高浓度区域的掺杂也不能无限增加，否则会对发射极区产生过 补偿。本专利技术在不增加热过程甚至减少热过程的前提下，将阱结深扩的较深，提高抗闩锁能 力，提高产品的应用可靠性。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图。其中： 图1?图12是根据本专利技术第一实施方式制作IGBT的方法流程示意图； 图13是IGBT的等效电路示意图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的【具体实施方式】做详细的说明。 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的 情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。 其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应 限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。 正如
技术介绍
部分所述，现有技术中有效抑制这种现象的方法就是设计和工艺上 要使得短路电阻Rb的阻值越小越好。控制PNP晶体管的增益Cipnp和NPN晶体管的增益Cinpn 之和小于1。设计时要选择合理的元胞形状及η+发射区长度，使ρ基区中η+发射区下面 的横向宽度越窄越好，工艺时要保证η+发射区下面的电阻越小越好，即增加N+发射区下面 的P阱区的浓度和深度，采用P阱区两步扩散法。另一方面，要尽量减少PNP晶体管的发射 效率，进而减少少子空穴的注入量，常用方法是控制N-基区少数载流子寿命和在P+衬底与 N-基区间增加N缓冲层。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对 本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。 本专利技术第一实施方式以硅片为半导体衬底，涉及一种制作IGBT器件的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法，其特征在于：包括，提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主面；在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终端，在第一导电类型的半导体衬底的有源区第一主面形成第二导电类型的基区；在该半导体衬底的第一主面基于形成的基区形成绝缘栅双极性晶体管的剩余第一主面结构；在该半导体衬底的第二主面侧形成绝缘栅双极性晶体管的第二主面结构。

【技术特征摘要】
1. 一种绝缘栅双极性晶体管的制造方法，其特征在于：包括， 提供第一导电类型的半导体衬底，该半导体衬底具有第一主面和第二主面； 在第一导电类型的半导体衬底的有源区的第一主面外侧形成第二导电类型的保护终 端，在第一导电类型的半导体衬底的有源区第一主面形成第二导电类型的基区； 在该半导体衬底的第一主面基于形成的基区形成绝缘栅双极性晶体管的剩余第一主 面结构； 在该半导体衬底的第二主面侧形成绝缘栅双极性晶体管的第二主面结构。2. 如权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管的制造方法，其特征在于： 形成所述保护终端和所述基区的过程包括： 在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上生成场氧化层； 保护终端光刻、蚀刻、第二导电类型离子注入； 第二导电类型的基区光刻、蚀刻、第二导电类型离子注入； 推阱形成保护终端和所述基区。3. 根据权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管的制造方法，其特征在于： 其还包括， 在第一导电类型的半导体衬底的第一主面上形成绝缘栅双极性晶体管的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小社，芮强，张硕，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