绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】
绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法
本专利技术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。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT)是一种结合金氧半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistor，MOSFET)和双载子接面晶体管(bipolarjunctiontransistor，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(breakdownvoltage)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(NonPunchThrough,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(FieldStop)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(linearlygraded)N型剖面取代原有穿透型IGBT的陡峭接面(abruptjunction)，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。
技术实现思路
为了克服现有技术问题，本专利技术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，本专利技术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，藉由本专利技术的方法，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。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1-图16，为说明依据本专利技术一实施方式的绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法各步骤的侧视图；图17为说明本专利技术一实施方式的绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法流程图。其中，附图标记10N型基板60正面元件62正面金属层20低温沉积氧化层20A-20D低温沉积氧化层图案22A侧壁26光阻图案30A-30D杂质植入层32A-32D杂质植入层图案50A-50C掺磷非晶硅层70A-70D场截止层60硼掺杂硅层80集极金属层S10-S20步骤具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：参见图1-图16，为说明依据本专利技术一实施方式的绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法各步骤的侧视图。再者，参见图17，为说明依据本专利技术一实施方式的绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法流程图。如图17所示，本专利技术的方法包含下列步骤：(S10)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；(S12)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；(S14)以沉积方式于该多重凹槽结构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；(S16)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；(S18)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；(S20)于第一导电型基板底部表面制作一背部金属层。下面即配合图1-16详细说明上述步骤的细节。如图1所示，首先在一N型基板(第一导电型基板)10上依据传统工艺完成MOSFET正面元件60，及正面金属层62。随后如图2所示，在该N型基板10进行背面研磨，并且进行应变去除湿侵蚀(stressreleasewetetch)及洁净(clean)步骤，以薄化N型基板10，其中该N型基板10在薄化之后所剩余的厚度是和此IGBT元件所设计的耐压相关。在薄化N型基板10之后，随即以低温氧化工艺(LTO)，例如以PECVD工艺在N型基板10的背面制作一低温沉积氧化层20，且此低温工艺的温度可在摄氏450度之下，以避免破坏正面金属层62。如图3所示，随后以光阻布形工艺于低温沉积氧化层20上界定光阻图案26，此光阻图案26可作为蚀刻掩膜，以使未被光阻图案40遮住的低温沉积氧化层20可在后续工艺中被去除。如图4所示，以非等向性蚀刻工艺(例如对氧化物的干蚀刻工艺)及使用此光阻图案26作为蚀刻掩膜，去除未被光阻图案26遮住的低温沉积氧化层20部分被去除，以剩下第一低温沉积氧化层图案20A。随后以此第一低温沉积氧化层图案20A作为掩膜进行磷(P)离子布植，以在N型基板10背面未被第一低温沉积氧化层图案20A遮盖的部分植入N型第一杂质植入层(第一导电型第一杂质植入层)30A。随后移除光阻图案26(图5)，并如图6所示，继续对于此第一低温沉积氧化层图案20A进行处理以制作侧向延伸的第一侧壁(spacer)22A，且此第一侧壁(spacer)22A遮蔽此N型第一杂质植入层30A的一边缘部分。更详细而言，在此处对于第一侧壁(spacer)22A制作，可先以低温氧化工艺沉积氧化层覆盖在所有结构表面上，然后再由蚀刻(例如等向性蚀刻)工艺蚀刻出如图6所示的缺口，亦即制作出如图6所示的第一侧壁(spacer)22A。如图7所示，随后以此第一低温沉积氧化层图案20A作为蚀刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，包含下列步骤：(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，且这些凹槽的宽度为沿深度方向渐缩，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结构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；(f)于第一导电型基板底部表面制作一集极金属层。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法，其特征在于，包含下列步骤：(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，且这些凹槽的宽度为沿深度方向渐缩，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结构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；(f)于第一导电型基板底部表面制作一集极金属层。2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管的背面场栏的低温氧化层制作方法，其特征在于，步骤(b)更包含(b1)界定一第一凹槽及于该第一凹槽底部布植一第一导电型杂质植入层；(b2)于该第一导电型基板的背面制作具有侧壁的第一低温沉积氧化图案，且此侧壁部分与第一导电型杂质层重叠；(b3)以该第一低温沉积氧化图案为蚀刻掩膜，移除未被该第一低温沉积氧化图案遮盖的第一导电型杂质植入层部分，以形成一第一导电型杂质植入层图案；(b4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冠宇，陈美玲，
申请(专利权)人：节能元件控股有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81