非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法技术

本发明专利技术公开一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供N型硅片；在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层；在所述硅片背面进行P型离子注入；对所述硅片进行退火处理以推阱；其中退火温度大于500摄氏度；去除所述硅片正面的氧化层，并在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极晶体管的正面结构；在所述硅片正面和背面进行金属化。上述方法中，由于是在金属层形成之前进行P型层的退火处理，因此P型层的退火处理温度不会受到金属熔化温度的限制，可以采用较高的温度进行退火处理，从而形成的NPT IGBT的性能更高。同时，该方法也与传统工艺兼容，因此效率较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，特别是涉及一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法。
技术介绍
传统的非穿通型绝缘栅双极晶体管（Non Punch Through Insulated Gate Bipolar Transistor，NPT IGBT）的背面P型层的制造方法主要是，在正面作业完成后，再给圆片正面贴保护膜，然后进行背面减薄以及注入离子。受限于正面金属熔化温度，背面P型层的退火温度不能高于500度。这使得NPT IGBT背面P型层的注入效率很低，导致NPT IGBT的正向导通压降Vce不能减小到理想值，在很大程度上限制了NPT IGBT的性能。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够提升性能的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法。一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供N型硅片；在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层；在所述硅片背面进行P型离子注入；对所述硅片进行退火处理以推阱；其中退火温度大于500摄氏度；去除所述硅片正面的氧化层，并在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极晶体管的正面结构；在所述硅片正面和背面进行金属化。在其中一个实施例中，所述硅片的厚度为350～500微米。在其中一个实施例中，所述P型层采用离子注入方式形成，注入离子为硼。在其中一个实施例中，在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层后，将硅片翻转，采用正面注入机台进行离子注入。在其中一个实施例中，在所述硅片背面进行P型离子注入之后，在所述硅片背面淀积多晶硅层。在其中一个实施例中，所述多晶硅层的厚度为7千埃。在其中一个实施例中，在所述硅片进行退火处理以推阱的步骤之后，去除所述多晶硅层。在其中一个实施例中，采用干法刻蚀去除所述晶硅层。在其中一个实施例中，所述退火温度大于800摄氏度。在其中一个实施例中，采用湿法去除所述硅片正面的氧化层。上述方法中，由于是在金属层形成之前进行P型层的退火处理，因此P型层的退火处理温度不会受到金属熔化温度的限制，可以采用较高的温度进行退火处理，从而形成的NPT IGBT的性能更高。同时，该方法也与传统工艺兼容，因此效率较高。附图说明图1为一实施例的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法流程图；图2至图12为图1流程中各个步骤对应的中间结构的断面示意图。具体实施方式以下结合实施例以及附图对本专利技术进行进一步说明。如图1所示，是一实施例的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法流程图。该方法包括如下步骤。步骤S101：提供N型硅片。N型硅片是形成整个IGBT结构的基础，在NPTIGBT结构中，主要是在轻掺杂的N型（N-）衬底背面形成P型结构，因此该N型硅片即是轻掺杂的N型硅片，掺杂的杂质可以是砷和磷等。硅片的厚度约为400微米，可取350～500微米之间的厚度。硅片可以是标准尺寸的6英寸硅片或8英寸硅片。步骤S102：在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层。硅片的正面是相对于背面而言，一般习惯将形成上述P型结构的一面作为背面，则与之相对的一面即为正面。在形成除上述P型结构的之外的结构时，所进行操作的硅片的表面即为正面。形成该氧化层可以采用热氧化法，热氧化法会同时在硅片的正面和背面形成氧化层，如图2所示。在本步骤生长氧化层，是为了在进行离子注入时保护硅片正面。形成的氧化层的厚度约为7千埃，以能达到保护目的即可。步骤S103：在所述硅片背面进行P型离子注入。P型层采用离子注入方式形成，注入离子为硼。如图3所示，具体地，在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层后，将硅片翻转，采用正面注入机台进行离子注入。采用正面注入机台进行离子注入与传统的工艺兼容，同时也不需要使用昂贵的双面设备。步骤S104：在所述硅片背面淀积多晶硅层。所述多晶硅层的厚度为7千埃。形成该多晶硅层可以采用淀积方式，会同时在硅片的正面和背面形成多晶硅层，如图4所示。在本步骤形成多晶硅层，是为了在后续工艺中保护硅片背面。形成的多晶硅层的厚度约为7千埃，可以取6300～7700埃，以能达到保护目的即可。步骤S105：对所述硅片进行退火处理以推阱；其中退火温度大于500摄氏度。本步骤用于在硅片背面形成整个NPT IGBT结构的P+发射区。在步骤S103中注入的离子经过本步骤的高温退火处理推阱后，即在N型硅片背面形成了P+发射区，如图5所示。由于此时金属层还未形成，可以使用较高的温度（大于500摄氏度）进行退火处理。为使退火效果更佳，所述退火温度大于800摄氏度。步骤S106：去除所述硅片正面的多晶硅层和氧化层，并在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极晶体管的正面结构。在背面的P+发射区形成之后，即可形成正面结构。可以采用湿法刻蚀去除硅片正面的氧化层。采用干法刻蚀去除所述多晶硅层。本步骤中，在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极晶体管的正面结构的工艺与传统的制造绝缘栅双极晶体管的工艺相同。本步骤主要包括：步骤S161：在N型衬底上形成场氧层，并进行光刻形成注入区域。参考图6，N型衬底100是轻掺杂N型杂质的硅片。通过对N型衬底100表面进行氧化即可得到场氧层200。通过对场氧层200进行光刻，将场氧层200上与N型衬底100需要形成P型区的对应部分刻蚀，在场氧层200上形成注入区域。步骤S162：对注入区域进行离子注入，形成重掺杂的P型区。参考图7，在场氧层200刻蚀的部分，也即注入区域部分，通过注入离子，在N型衬底100上形成重掺杂的P型区112。然后对P型区112上方进行氧化处理。步骤S163：进行栅氧处理和多晶硅淀积，并进行光刻得到栅极结构。参考图8，对N型衬底100表面再次进行氧化，形成栅氧层300。并在栅氧层300上淀积形成多晶硅层400。对所述多晶硅层400进行光刻，得到栅极结构402。步骤S164：进行离子注入，形成轻掺杂的P型区。参考图9，在栅极结构402两侧进行离子注入，形成轻掺杂的P型区114。该轻掺杂的P型区114与之前形成的重掺杂的P型区112相互扩散融合。然后去除轻掺杂的P型区114上方的栅氧层300。步骤S165：在去除所述栅氧层的位置进行离子注入，形成重掺杂的N型区。参考图10，也即在轻掺杂的P型区114上进行离子注入形成重掺杂的N型区116。步骤S166：积淀层间介质。参考图11，在整个硅片上形成层间介质500。层间介质500半导体制造工艺中是用来绝缘和隔离导电层的。步骤S107：去除所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供N型硅片；在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层；在所述硅片背面进行P型离子注入；对所述硅片进行退火处理以推阱；其中退火温度大于500摄氏度；去除所述硅片正面的氧化层，并在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极晶体管的正面结构；在所述硅片正面和背面进行金属化。

【技术特征摘要】
1.一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：
提供N型硅片；
在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层；
在所述硅片背面进行P型离子注入；
对所述硅片进行退火处理以推阱；其中退火温度大于500摄氏度；
去除所述硅片正面的氧化层，并在所述硅片正面形成非穿通型绝缘栅双极
晶体管的正面结构；
在所述硅片正面和背面进行金属化。
2.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征
在于，所述硅片的厚度为350～500微米。
3.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征
在于，所述P型层采用离子注入方式形成，注入离子为硼。
4.根据权利要求3所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征
在于，在所述硅片正面生长形成氧化层作为保护层后，将硅片翻转，采用正面
注入机台进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东飞，邓小社，王根毅，钟圣荣，
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