Ti-igbt的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種T1-1GBT (Triple ModeIntegrate-1nsulated Gate Bipolar Transistor,三模式集成絕緣柵型雙極晶體管)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]T1-1GBT 是一種將傳統(tǒng)的 VDMOS (Vertical Double Diffused Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBTC Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵型雙極晶體管)和 FRD(Fast RecoveryD1de,快恢復(fù)二極管)三種器件的結(jié)構(gòu)和功能集成為一體的半導(dǎo)體器件。
[0003]以N溝道T1-1GBT為例，T1-1GBT的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:相對(duì)的MOS (MetalOxide Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)11與集電極結(jié)構(gòu)13,及位于MOS結(jié)構(gòu)11與集電極結(jié)構(gòu)13之間的N- (N型輕摻雜)漂移區(qū)12。其中，MOS結(jié)構(gòu)11包括:位于漂移區(qū)12表面內(nèi)的P- (P型輕摻雜)阱區(qū)111和P+ (P型重?fù)诫s)深阱區(qū)112 ;位于阱區(qū)111表面內(nèi)的N+ (N型重?fù)诫s)發(fā)射區(qū)113 ;位于阱區(qū)111和發(fā)射區(qū)113上的柵氧化層114 ;位于柵氧化層114上的柵極G ;覆蓋在深阱區(qū)112上方和部分發(fā)射區(qū)113上方的發(fā)射極E。集電極結(jié)構(gòu)13包括:位于漂移區(qū)12背離MOS結(jié)構(gòu)11的一側(cè)的N+緩沖層131 ;位于緩沖層131下方的P+集電區(qū)132和N+短路區(qū)133 ;覆蓋在集電區(qū)132和短路區(qū)133上的集電極金屬C。
[0004]從上述結(jié)構(gòu)可知，T1-1GBT的MOS結(jié)構(gòu)11與傳統(tǒng)的VDM0S、IGBT等器件的MOS結(jié)構(gòu)相似，集電極結(jié)構(gòu)13則綜合了 VDMOS和IGBT集電極結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，既有N型區(qū)域，又有P型區(qū)域，因此，T1-1GBT具有VDMOS和IGBT各自的優(yōu)點(diǎn)，既有較快的關(guān)斷速度，又有較低的導(dǎo)通壓降。并且，T1-1GBT可以雙向?qū)娏?，可以在很多的?yīng)用場(chǎng)合中不必反向并聯(lián)FRD，即T1-1GBT集成有FRD的功能。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，制作T1-1GBT集電極結(jié)構(gòu)13中的集電區(qū)132和短路區(qū)133的方法主要有兩種:一種方法是在半導(dǎo)體襯底完成正面MOS結(jié)構(gòu)工藝后，將襯底背面減薄，通過(guò)光刻工藝在襯底背面定義需要引入P型摻雜的區(qū)域，然后注入P型雜質(zhì)，之后通過(guò)光刻工藝在襯底背面定義需要引入N型摻雜的區(qū)域，然后注入N型雜質(zhì)，最后對(duì)襯底進(jìn)行退火激活雜質(zhì)，形成集電區(qū)132和短路區(qū)133 ;另一種方法是在襯底完成正面MOS結(jié)構(gòu)工藝后，將背面減薄，在襯底背面全部注入P型雜質(zhì)，通過(guò)光刻工藝定義需要引入N型摻雜的區(qū)域，然后注入N型雜質(zhì)，之后退火激活雜質(zhì)，形成集電區(qū)132和短路區(qū)133。
[0006]以上兩種方法均需要采用光刻工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)襯底的局部摻雜，這會(huì)引起一系列的問(wèn)題。首先，成本較高，光刻機(jī)中成像系統(tǒng)(由15個(gè)?20個(gè)直徑為200mm?300mm的透鏡組成)和定位系統(tǒng)(定位精度小于1nm)價(jià)格昂貴,造成光刻機(jī)成為生產(chǎn)線上最貴的機(jī)臺(tái)，其價(jià)格通常為5百萬(wàn)?15百萬(wàn)美元/臺(tái)，且光刻機(jī)的折舊速度非常快，大約3?9萬(wàn)人民幣/天，這使得光刻工藝的成本約為整個(gè)硅片制造工藝的1/3 ;其次，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，光刻工藝的步驟繁瑣，一般要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測(cè)等工序，耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)生產(chǎn)工藝的40%?60% ;加工超薄襯底時(shí)易造成襯底翹曲或碎片，由于需要I次?2次的光刻工藝，光刻工藝本身的步驟繁瑣，低壓的T1-1GBT背面減薄后襯底不足100 μ m，因此當(dāng)對(duì)該超薄襯底進(jìn)行光刻加工時(shí)，極易出現(xiàn)襯底翹曲或碎片的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種T1-1GBT的制作方法，以解決T1-1GBT生產(chǎn)工藝過(guò)程中的成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)及晶圓翹曲或碎片的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0009]一種T1-1GBT的制作方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面進(jìn)行第一次摻雜；對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，以激活所述第一次摻雜的摻雜雜質(zhì)；對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的進(jìn)行第一次摻雜的同一側(cè)表面進(jìn)行第二次摻雜，所述第二次摻雜的摻雜類(lèi)型與所述第一次摻雜的摻雜類(lèi)型相反，使所述第二次摻雜的摻雜深度大于或等于所述第一次摻雜的摻雜深度，并使所述第二次摻雜的摻雜濃度在其摻雜范圍內(nèi)不同摻雜深度處均大于所述第一次摻雜的摻雜濃度；利用激光掃描所述第二次摻雜的區(qū)域的待形成第二集電區(qū)，以對(duì)所述待形成第二集電區(qū)進(jìn)行退火，激活所述待形成第二集電區(qū)中的第二次摻雜的摻雜雜質(zhì)，形成第二集電區(qū)，與所述第二集電區(qū)相鄰的第一次摻雜的區(qū)域?yàn)榈谝患妳^(qū)。
[0010]優(yōu)選的，所述第一次摻雜的摻雜雜質(zhì)為P型，所述第二次摻雜的摻雜雜質(zhì)為N型。
[0011]優(yōu)選的，所述第一次摻雜的摻雜雜質(zhì)為N型，所述第二次摻雜的摻雜雜質(zhì)為P型。
[0012]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體襯底的材料為硅、碳化硅、氮化鎵或金剛石。
[0013]優(yōu)選的，所述對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，以激活所述第一次摻雜的摻雜雜質(zhì)具體為:利用低溫退火工藝或激光退火工藝對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，以激活所述第一次摻雜的摻雜雜質(zhì)。
[0014]優(yōu)選的，所述利用激光掃描所述第二次摻雜的區(qū)域的待形成第二集電區(qū)具體為:利用激光采用直寫(xiě)式掃描的方式掃描所述第二次摻雜的區(qū)域的待形成第二集電區(qū)。
[0015]優(yōu)選的，在形成所述第一集電區(qū)與第二集電區(qū)之后，還包括:在所述第一集電區(qū)與第二集電區(qū)的表面上淀積集電極材料，形成集電極。
[0016]優(yōu)選的，在對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面進(jìn)行第一次摻雜之前，還包括:對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面進(jìn)行與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類(lèi)型相同的緩沖層摻雜；對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，以激活所述緩沖層摻雜的摻雜雜質(zhì)，形成緩沖層。
[0017]優(yōu)選的，所述T1-1GBT的制作方法還包括:在所述半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面形成MOS結(jié)構(gòu)，所述MOS結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體襯底的與所述第一集電區(qū)和第二集電區(qū)相對(duì)的一側(cè)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明所提供的T1-1GBT的制作方法中，利用摻雜后需要退火將雜質(zhì)激活才能使摻雜區(qū)發(fā)揮應(yīng)有的功能這一原理，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面進(jìn)行第一次摻雜，并退火激活摻雜雜質(zhì)，然后對(duì)同一側(cè)表面進(jìn)行與第一次摻雜類(lèi)型相反的第二次摻雜，并使第二次摻雜的深度不小于第一次摻雜的深度，第二次摻雜的濃度在其摻雜范圍內(nèi)的不同摻雜深度處均大于第一次摻雜的濃度，然后利用激光對(duì)第二次摻雜的區(qū)域進(jìn)行局部退火，以激活第二次摻雜的部分區(qū)域中的雜質(zhì)，使該區(qū)域反型，形成第二集電區(qū)，第二次摻雜未進(jìn)行激光退火的區(qū)域由于雜質(zhì)未激活，其類(lèi)型仍為第一次摻雜的類(lèi)型，從而形成第一集電區(qū)，完成T1-1GBT的集電極結(jié)構(gòu)中P型區(qū)和N型區(qū)的制作。由上述制作過(guò)程可見(jiàn)，本發(fā)明所提供的方法避免使用光刻工藝，這也就避免了光刻工藝所帶來(lái)的成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)及半導(dǎo)體襯底易翹曲或碎片的問(wèn)題，使制作T1-1GBT的集電極結(jié)構(gòu)的成本得到極大的降低，工藝步驟大大簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率得以提高，提高了 T1-1GBT的良品率。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中T1-1GBT的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2?圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的T1-1GBT的制作方法的工藝步驟圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0025]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0026]本實(shí)施例提供了一種T1-1GBT的制作方法，如圖2?圖7所示，該制作方法包括以下步驟:
[0027]步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底21，在該半導(dǎo)體襯底21的一側(cè)表面形成MOS結(jié)構(gòu)22(如圖2所示)；
[0028]所提供的半導(dǎo)體襯底的材料優(yōu)選的可為硅、碳化硅、氮化鎵或金剛石等，其摻雜類(lèi)型可為N型，也可為P型。本實(shí)施例中以所提供的半導(dǎo)體襯底的摻雜類(lèi)型為N型為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]所述半導(dǎo)體襯底21中除MOS結(jié)構(gòu)22外的其它N型摻雜的區(qū)域?yàn)槠茀^(qū)。
[0030]所形成的MOS結(jié)構(gòu)位于最終位于半導(dǎo)體襯底21的與第一集電區(qū)和第二集電區(qū)相對(duì)的一側(cè)。
[0031]步驟S2:在半導(dǎo)體襯底21的一側(cè)表面內(nèi)形成緩沖層23，緩沖層23位于半導(dǎo)體襯底21的與MOS結(jié)構(gòu)22相對(duì)的一側(cè)表面(如圖3所示)；
[0032]形成緩沖層23的具體過(guò)程可為: