場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括：提供襯底，在襯底正、背面生長氧化層；向襯底背面內(nèi)注入N型離子；推阱，使注入了N型離子的區(qū)域形成場截止層；去除襯底正面的氧化層；采用IGBT正面工藝在襯底內(nèi)和襯底上制備出IGBT的正面結(jié)構(gòu)；在正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層；對場截止層進行P型離子的注入，形成背面P+層；去除正面保護層，并對背面P+層進行推結(jié)；形成正面金屬層和背面金屬層。本發(fā)明通過生長正面的第一氧化層，并在正面結(jié)構(gòu)形成后形成正面保護層，能夠保護圓片的正面，令其在制造過程中不會被輕易劃傷。
【專利說明】場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件的制造方法，特別是涉及一種場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于電導調(diào)制效應,絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱IGBT)具有比DMOS更低的導通電阻。迄今為止，IGBT主要有穿通型PT-1GBT、非穿通型NPT-1GBT和場截止型FS-1GBT三種結(jié)構(gòu)，三者之間的主要差異是不同的襯底PN結(jié)結(jié)構(gòu)和不同的漂移區(qū)厚度。相對PT-1GBT和NPT-1GBT來講，F(xiàn)S-1GBT的厚度是最薄的，但薄片設備價格貴、工藝復雜以及很高的碎片率嚴重的限制了 FS-1GBT (特別是低壓IGBT)性能的不斷提升。
[0003]另一方面，傳統(tǒng)的FS-1GBT，通常是背面做完FS層以后，再按照常規(guī)的IGBT正面工藝流程最后進行背面P+層的注入，這樣做很容易造成圓片的正面劃傷，不利于芯片正常功能的實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，為了解決傳統(tǒng)絕緣柵雙極型晶體管在制造過程中圓片(wafer)的正面易劃傷的問題，有必要提供一種場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。
[0005]一種場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括:提供襯底，并在襯底的正面和背面生長第一氧化層；向所述襯底背面內(nèi)注入N型離子；推阱，使注入了 N型離子的區(qū)域形成場截止層；去除襯底正面的所述第一氧化層；采用絕緣柵雙極型晶體管正面工藝在襯底內(nèi)和襯底上制備出絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)；在所述正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層；對所述場截止層進行P型離子的注入，形成背面P+層；去除正面保護層，并對所述背面P+層進行推結(jié)；形成正面金屬層和背面金屬層。
[0006]在其中一個實施例中，所述向襯底內(nèi)注入N型離子的步驟之后、所述推阱的步驟之前，還包括在襯底背面的所述第一氧化層上淀積形成多晶硅層的步驟；所述在正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層的步驟之后，所述對場截止層進行P型離子的注入、形成背面P+層的步驟之前，還包括去除所述多晶硅層的步驟。
[0007]在其中一個實施例中，所述去除所述多晶硅層的步驟，是采用干法刻蝕的方式去除。
[0008]在其中一個實施例中，所述在襯底背面的所述第一氧化層上淀積形成多晶硅層的步驟中，淀積的多晶硅層的厚度為7000埃。
[0009]在其中一個實施例中，所述向襯底內(nèi)注入N型離子的步驟中，注入的是磷離子。
[0010]在其中一個實施例中，所述在正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層的步驟，包括在正面結(jié)構(gòu)上形成氮化硅層，并在所述氮化硅層上形成第二氧化層。
[0011]在其中一個實施例中，所述去除正面保護層的步驟是采用濕法腐蝕的方式去除。
[0012]在其中一個實施例中，所述推阱的步驟中是用500攝氏度以上的溫度進行退火。
[0013]在其中一個實施例中，所述去除襯底正面的所述第一氧化層的步驟中，是采用濕法腐蝕的方式去除。
[0014]在其中一個實施例中，所述提供襯底的步驟中，襯底的厚度為400微米。
[0015]上述場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，通過生長正面的第一氧化層，并在正面結(jié)構(gòu)形成后形成正面保護層，能夠保護圓片的正面，令其在制造過程中不會被輕易劃傷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是一實施例中場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法的流程圖；
[0017]圖2A?圖2G是一實施例中采用場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法制備的FS-1GBT在制備過程中的局部剖視圖。

【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]圖1是一實施例中場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法的流程圖，包括下列步驟:
[0020]SI 10，提供襯底，并在襯底的正面和背面生長氧化層。
[0021]在本實施例中，采用厚度為約400微米的Raw Wafer作為襯底11，并在襯底11的正面和背面生長第一氧化層12，參照圖2A。可以理解的，在本實施例中，由于工藝的限制，會同時在正面和背面形成氧化層，附圖中襯底11正面和背面的氧化層統(tǒng)一標號為第一氧化層12。
[0022]S120,向襯底背面注入N型離子。
[0023]可以將圓片(wafer)翻轉(zhuǎn)后用正面注入機臺實現(xiàn)對圓片背面的注入，注入的N型離子穿過背面的第一氧化層12進入襯底。在本實施例中，注入的N型離子為磷離子，在其它實施例中注入的也可以是其它種類的N型離子。
[0024]背面的第一氧化層12可以防止步驟S120中的離子注入時導致襯底11表面損傷。
[0025]S130，推阱，使注入了 N型離子的區(qū)域形成場截止層。
[0026]在本實施例中，是用超過500攝氏度的退火菜單進行推阱，形成擴散后的N+層作為場截止(FS)層14。
[0027]在本實施例中，于步驟S120和S130之間還包括在襯底11背面的第一氧化層12上淀積形成多晶硅層13的步驟，參見圖2B。可以理解的，由于工藝的限制，在本實施例中，會同時在正面和背面形成多晶娃層，正面和背面的多晶娃層統(tǒng)一標號為多晶娃層13。在本實施例中，淀積的多晶硅層13的厚度為7000埃，在其它實施例中也可以根據(jù)具體情況調(diào)整多晶硅層13的厚度。
[0028]背面的多晶硅層13可以保護步驟S120中注入的N型離子，防止后續(xù)作業(yè)對場截止層14的污染。
[0029]S140，去除襯底正面的氧化層。
[0030]在本實施例中，不僅要去除襯底正面的第一氧化層12，而且要去除襯底正面的多晶硅層13。其中，正面的多晶硅層13采用干法刻蝕去除，第一氧化層12采用濕法腐蝕去除。去除完成后的結(jié)構(gòu)如圖2C所示。
[0031]S150，采用IGBT正面工藝在襯底內(nèi)和襯底上制備出IGBT的正面結(jié)構(gòu)。
[0032]可以使用常規(guī)的IGBT正面工藝來制備IGBT的正面結(jié)構(gòu)，直至孔刻蝕完成，參照圖2D。襯底11上的正面結(jié)構(gòu)包括多晶硅柵18、層間介質(zhì)(ILD) 19等。
[0033]S160，在IGBT的正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層。
[0034]在層間介質(zhì)19上生長正面保護層。在本實施例中，正面保護層包括SiN層26和第二氧化層25?？梢岳斫獾?，由于工藝的限制，在本實施例中，SiN層26和第二氧化層25同時會在背面形成。因此，需要將背面的SiN層26和第二氧化層25去除。
[0035]故，步驟S160后還包括去除背面的SiN層26和第二氧化層25步驟。具體包括:
[0036]S162，用濕法腐蝕去除背面的第二氧化層。
[0037]在圓片(wafer)正面涂覆光刻膠，然后用腐蝕液去除圓片背面的第二氧化層25。
[0038]S164，用濕法腐蝕去除背面的氮化硅層。
[0039]去除步驟S162中涂覆的光刻膠后，用SiN全剝藥液，剝?nèi)A片背面的SiN層26。
[0040]另外，正如前面所述，步驟S120和S130之間還會在背面形成多晶硅層13，因此同樣要在步驟S170之前將該多晶硅層13去除。具體在本實施例中是采用干法刻蝕去除該多晶硅層13。背面的SiN層26、第二氧化層25及多晶硅層13均去除后得到如圖2E所示的結(jié)構(gòu)。
[0041]S170，對場截止層進行P型離子的注入，形成背面P+層。
[0042]背面的SiN層26、第二氧化層25及多晶硅層13去除后，就可以對場截止層14進行注入了。注入可以使用正面注入機臺進行，注入硼離子從而在場截止層14表面形成背面P+層23，如圖2F所示。在其它實施例中也可以注入其它種類的P型離子。在注入過程中，正面保護層對器件正面形成保護。
[0043]S180,去除正面保護層，并對背面P+層進行推結(jié)。
[0044]采用濕法腐蝕的去除采用濕法腐蝕的方式來去除。具體是用BOE溶液刻蝕掉正面的第二氧化層25，再使用SiN全剝藥液去除正面的SiN層26。對背面P+層23進行高溫推結(jié)。
[0045]S190,形成正面金屬層和背面金屬層。
[0046]如圖2G所不,形成正面金屬層27和背面金屬層28。金屬層的形成可以米用習知的工藝進行，此處不再贅述。
[0047]上述場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，通過在步驟SllO中生長正面的第一氧化層12，并在正面結(jié)構(gòu)形成后于步驟S160中形成正面保護層，能夠保護圓片的正面，令其在制造過程中不會被輕易劃傷。背面P+層的注入和推結(jié)在形成金屬層(步驟S190)之前進行，步驟S180中的高溫推結(jié)可以采用大于1000攝氏度的退火菜單，有利于提升器件的性能。
[0048]另外，上述場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法與現(xiàn)有的MOS工藝兼容，能夠節(jié)省成本。
[0049]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括: 提供襯底，并在襯底的正面和背面生長第一氧化層； 向所述襯底背面內(nèi)注入N型離子； 推阱，使注入了 N型離子的區(qū)域形成場截止層； 去除襯底正面的所述第一氧化層； 采用絕緣柵雙極型晶體管正面工藝在襯底內(nèi)和襯底上制備出絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)； 在所述正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層； 對所述場截止層進行P型離子的注入，形成背面P+層； 去除正面保護層，并對所述背面P+層進行推結(jié)； 形成正面金屬層和背面金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述向襯底內(nèi)注入N型離子的步驟之后、所述推阱的步驟之前，還包括在襯底背面的所述第一氧化層上淀積形成多晶硅層的步驟；所述在正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層的步驟之后，所述對場截止層進行P型離子的注入、形成背面P+層的步驟之前，還包括去除所述多晶硅層的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述去除所述多晶硅層的步驟，是采用干法刻蝕的方式去除。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述在襯底背面的所述第一氧化層上淀積形成多晶硅層的步驟中，淀積的多晶硅層的厚度為7000 埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述向襯底內(nèi)注入N型離子的步驟中，注入的是磷離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述在正面結(jié)構(gòu)上形成正面保護層的步驟，包括在正面結(jié)構(gòu)上形成氮化硅層，并在所述氮化硅層上形成第二氧化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述去除正面保護層的步驟是采用濕法腐蝕的方式去除。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述推阱的步驟中是用500攝氏度以上的溫度進行退火。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述去除襯底正面的所述第一氧化層的步驟中，是采用濕法腐蝕的方式去除。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場截止型絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述提供襯底的步驟中，襯底的厚度為400微米。
【文檔編號】H01L21/331GK104517836SQ201310447027
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】鄧小社, 王根毅, 鐘圣榮, 周東飛 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司