一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。该方法包括提供一临时衬底；在临时衬底上形成预定厚度的第一外延层，第一外延层与临时衬底接触的面作为外延层的背面；在预定厚度的第一外延层上形成对准标志；在第一外延层上形成第二外延层，第二外延层覆盖第一外延层和对准标志；利用对准标志，在外延层的背面进行图形对准，在外延层的背面形成集电区。上述方法省去了在晶圆正面设置光学玻璃板的过程，由此减少了整体制造成本。入射光自外延层的背面入射，进行背面工艺中掩膜板的对准，对准精确度高。并且无需对曝光工具等设备进行任何改进，省去了设备改进的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件
，具体涉及一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT,InsulatedGateBipolarTransistor)因为具有MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)的栅极电压控制晶体管，同时又利用了BJT(BipolarJunctionTransistor)的双载流子达到大电流(低导通压降)的目的，而具有驱动功率小、饱和压降地的特点，因此也广受人们的青睐。随着IGBT技术的不断发展，研究出一种新型的IGBT——逆导型/反向传导绝缘栅晶体管(RC-IGBT,Reverse-ConductingInsulatedGateBipolarTransistor)。RC-IGBT基于薄片工艺绝缘栅双极型晶体管与续流二极管的集成，能够取代传统的IGBT与二极管对。具有正向和逆向导通特性。同常规IGBT模块相比，RC-IGBT降低了封装成本、提高了芯片的集成度。然而，在制备上述RC-IGBT的过程中，需要优化背面阳极的P区、N区的掺杂浓度及尺寸以尽量减小RC-IGBT的电压折回问题。并且需要优化RC-IGBT背面阳极的P区、N区的分布以及P区、N区与正面图形的对准以减小IGBT和二极管工作时体内载流子分布不均匀的现象。上述背面阳极的P区、N区的分布以及P区、N区与正面图形的对准需要对晶圆的背面进行特殊的图形化处理以便于晶圆正面的标志对齐。但是晶圆背面工艺仍面临诸多困难与挑战。为了实现背面图形与正面图形的对准，目前通常采用的方式包括：首先完成晶圆正面工艺，在晶圆正面形成元胞结构，在此过程中，晶圆正面上形成对准标志，形成元胞结构的过程需要与该对准标记进行多次对准，并且在每一层元胞结构中形成用于下次对准的标记；然后在晶圆正面的元胞结构的最外侧粘结玻璃板，对曝光工具进行特殊的改进，然后入射至晶圆正面方向的光透过该玻璃板与晶圆正面的的元胞结构，通过元胞结构最外层的标记实现晶圆背面掩膜板的对准和定位，然后再进行背面工艺。进行背面工艺之前，首先要进行背面减薄，减薄后IGBT晶圆的厚度一般大于50μm，这一厚度对于需要从晶圆背面传出的光来说显然过厚；其次，对于需要在背面阳极形成P区、N区的RC-IGBT的制备来说，需要进行多次背面掩膜板对准，利用上述工序显然过于复杂，并且精确度难以保证。另外，上述对准工艺所需的玻璃板以及曝光工具的改进均会增加器件制备的成本。
技术实现思路
针对现有技术中在RC-IGBT的晶圆背阳极形成P区、N区所存在的上述不足及缺陷，本专利技术提供一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，在外延层中形成光刻对准标志，利用该对准标志完成背面图形化过程，该方法能够提高对准的精确度并且能够显著降低器件的制造成本。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种逆导型绝缘栅双极型晶体管制备方法，包括：提供一临时衬底；在所述临时衬底上形成预定厚度的第一外延层，所述第一外延层与所述临时衬底接触的面作为所述第一外延层的背面；在预定厚度的所述第一外延层上形成对准标志；在所述第一外延层上方形成第二外延层，所述第二外延层覆盖所述第一外延层和所述对准标志；利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区。可选地，在所述临时衬底上形成预定厚度的所述第一外延层包括在所述临时衬底上沉积掺杂外延层。可选地，在预定厚度的所述第一外延层上形成对准标志包括以下步骤：在预定厚度的所述第一外延层上沉积电介质层；在所述电介质层上方形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述电介质层，形成所述对准标志。可选地，利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区之前还包括以下步骤：将所述临时衬底及形在所述临时衬底上的所述第一外延层进行翻转，使所述第二外延层朝下；去除所述临时衬底，暴露出所述第一外延层的所述背面；在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，形成所述集电区。可选地，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，形成所述集电区包括以下步骤：在所述第一外延层的所述背面形成第一掩模层，利用所述对准标志对准所示第一掩模层；利用所述第一掩模层在所述背面形成所述集电区的第一导电类型掺杂区；在形成了所述第一导电类型掺杂区的所述背面形成第二掩模层，再次利用所述对准标志对准所述第二掩模层；利用所述第二掩模层，在所述背面形成所述集电区的第二导线类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区交替分布。可选地，在所述预定厚度的所述第一外延层的背面进行离子注入形成所述集电区的所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区。可选地，形成所述第二外延层之后还包括在所述第二外延层的上表面形成元胞结构，所述第二外延层作为漂移区。可选地，在所述第二外延层的上表面形成所述元胞结构包括如下步骤：在所述第二外延层的上表面内形成基区；在所述基区内形成源区；在所述源区之间的所述第二外延层的上形成栅极结构，然后在所述栅极结构及所述栅极结构之外的所述第二外延层上形成发射极。可选地，还包括在所述集电区上形成背面集电极。可选地，所述临时衬底包括重掺杂半导体衬底。可选地，所述电介质层包括硅氧化物。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种逆导型绝缘栅双极型晶体管，包括：集电区，所述集电区包括交替排列的第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区；位于所述集电区的背面的集电极；位于所述集电区上方的漂移区；形成在所述漂移区的上表面内的基区；形成在所述基区内的源区；位于所述漂移区上方的元胞结构；其中，所述集电区上方所述漂移区内具有对准标志，所述对准标志自所述集电区延伸形成在所述漂移区内，用于在形成所述集电区时的图形对准。可选地，所述元胞结构包括：形成在所述源区之间的所述漂移区上方的栅极结构，以及形成在所述栅极结构及所述源区和基区上方的发射极。可选地，所述对准标志包括形成在所述集电区上方所述漂移区内的图形化的电介质层。可选地，所述电介质层包括硅氧化物。如上所述，本专利技术的逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法具有如下技术效果：本专利技术的方法，首先在临时衬底上形成预定厚度的第一外延层，然后在该第一外延层上方形成对准标志，之后在第一外延层上方形成第二外延层，所述第二外延层形成漂移区；利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区。本专利技术通过上述对准标志的对准过程省去了现有技术中在晶圆正面设置光学玻璃板的过程，由此减少了逆导型绝缘栅双极型晶体管的整体制造成本。另外，本专利技术的方法在形成第二外延层及元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆导型绝缘栅双极型晶体管制备方法，包括以下步骤：/n提供一临时衬底；/n在所述临时衬底上形成预定厚度的第一外延层，所述第一外延层与所述临时衬底接触的面作为所述第一外延层的背面；/n在预定厚度的所述第一外延层上形成对准标志；/n在所述第一外延层上方形成第二外延层，所述第二外延层覆盖所述第一外延层和所述对准标志；/n利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区。/n

【技术特征摘要】
1.一种逆导型绝缘栅双极型晶体管制备方法，包括以下步骤：
提供一临时衬底；
在所述临时衬底上形成预定厚度的第一外延层，所述第一外延层与所述临时衬底接触的面作为所述第一外延层的背面；
在预定厚度的所述第一外延层上形成对准标志；
在所述第一外延层上方形成第二外延层，所述第二外延层覆盖所述第一外延层和所述对准标志；
利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述临时衬底上形成预定厚度的所述第一外延层包括在所述临时衬底上沉积掺杂外延层。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在预定厚度的所述第一外延层上形成对准标志包括以下步骤：
在预定厚度的所述第一外延层上沉积电介质层；
在所述电介质层上方形成图形化的光刻胶层；
以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述电介质层，形成所述对准标志。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用所述对准标志，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，在所述第一外延层的背面形成集电区之前还包括以下步骤：
将所述临时衬底及形在所述临时衬底上的所述第一外延层进行翻转，使所述第二外延层朝下；
去除所述临时衬底，暴露出所述第一外延层的所述背面；
在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，形成所述集电区。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一外延层的所述背面进行图形对准，形成所述集电区包括以下步骤：
在所述第一外延层的所述背面形成第一掩模层，利用所述对准标志对准所示第一掩模层；
利用所述第一掩模层在所述背面形成所述集电区的第一导电类型掺杂区；
在形成了所述第一导电类型掺杂区的所述背面形成第二掩模层，再次利用所述对准标志对准所述第二掩模层；
利用所述第二掩模层，在所述背面形成所述集电区的第二导线类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区交替分布。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏得阳，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37