CN101640186A - 绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法 - Google Patents

绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其首先在衬底表面做IGBT集电极；接着在衬底表面生长N－外延膜；在生长的N－外延膜上做IGBT正面图形；接着再进行衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜。通过在衬底上长外延膜在外延膜表面上制作IGBT图形，之后进行背面研磨及蒸镀金属膜工艺，克服了现有技术背面浓p型注入激活率不高及容易发生碎片的缺陷。

Description

绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快恢复二极管的制作方法，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法。
背景技术：
半导体功率器件正在日新月异地向前发展着。近年来，继晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、巨型晶体管等功率器件之后，又出现一类新的成员绝缘栅双极晶体管(IGBT)及MOS控制晶闸管(MCT)。这类新型的功率器件具有较为容易的电压控制、很强的电流处理能力和良好的高频工作特征。随着这类器件的断态电压耐量不断提高、通态电流容量的增大，在范围广泛的应用领域中，必将逐步替代早期的功率器件而成为主宰力量。
传统工艺一般是在晶圆表面做好图形以后再去做背面离子注入，由于浓P型注入需要很高的温度去激活，但温度太高会破坏晶圆表面的图形，所以对激活温度有一定的限制不宜太高，激活温度的限制使得背面浓p型注入的激活率最好情况下也只能做到10％，背面浓p型注入激活率不高限制了IGBT重要参数通态压降Vce(on)，影响产品性能。另外圆片研磨以后再进行高能量高浓度的离子注入，由于此时圆片很薄，注入时常常会发生碎片，影响成品率。
发明内容：
为克服现有技术的上述缺陷，本发明绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，通过在衬底上长外延膜在外延膜表面上制作IGBT图形，之后进行背面研磨及蒸镀金属膜工艺，克服了现有技术背面浓p型注入激活率不高及容易发生碎片的缺陷。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，首先在衬底表面做IGBT集电极；接着在衬底表面生长N-外延膜；随后在生长的N-外延膜上做IGBT正面图形；接着再进行衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜。
本发明绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法与现有技术相比，具有如下有益效果：由于生长外延膜时温度很高，IGBT集电极结构的载流子可以100％激活，使得IGBT通态压降Vce(on)得到很大程度的降低，器件功耗也大大降低，且高浓度离子是在衬底研磨前注入，不易发生碎片，确保了成品率。
附图说明：
图1是本发明第一实施例截面图。
图2是本发明第一实施例背面研磨前的结构图。
图3是本发明第二实施例截面图。
图4是本发明第二实施例背面研磨前的结构图。
图5是本发明第三实施例截面图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法作进一步描述。
第一实施例：请参照图1及图2，一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，首先在衬底表面做IGBT集电极1注入；接着在衬底表面生长N-外延膜2；在生长的N-外延膜上做IGBT正面图形如图2所示；接着再将衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜7。
在衬底表面做IGBT集电极是指在N+衬底表面进行浓P+型离子注入。在背面研磨操作中研磨到浓P+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
在N-外延膜上做IGBT正面图形的步骤如下：在N-外延膜上进行低浓度的N-离子注入；接着进行栅氧化；在栅氧化层上沉淀多晶硅；接着进行多晶硅光刻；再在光刻区域进行高浓度的p+离子注入形成p+阱区3；接着进行扩散；随后在光刻区进行浓N+离子注入形成N+阱区4；接着再进行扩散；随后进行引线孔光刻以及正面蒸镀金属膜7。
浓N+离子注入以后形成的N+阱区位于p+阱区与栅氧化层的最下层之间，浓p+离子注入以后形成的p+阱区位于N-外延膜与N+阱区之间，被栅氧化层6包围在其内是多晶硅栅极5。
第二实施例：请参照图3及图4，一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，首先在衬底表面做IGBT集电极；接着在衬底表面生长N-外延膜；在生长的N-外延膜上做IGBT正面图形如图4所示；接着再将衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜。
在衬底表面做IGBT集电极是指在P+衬底表面进行浓N+型离子注入。在背面研磨操作中到研磨到浓P+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
在N-外延膜上做IGBT正面图形的步骤如下：在N-外延膜上进行低浓度的N-离子注入；接着进行栅氧化；在栅氧化层上沉淀多晶硅；接着进行多晶硅光刻；再在光刻区域进行高浓度的p+离子注入形成p+阱区；接着进行扩散；随后在光刻区进行浓N+离子注入形成N+阱区；接着再进行扩散；随后进行引线孔光刻以及正面蒸镀金属膜。
浓N+离子注入以后形成的N+阱区位于p+阱区与栅氧化层的最下层之间，浓p+离子注入以后形成的p+阱区位于N-外延膜与N+阱区之间，被栅氧化层包围在其内是多晶硅栅极。
第三实施例：如图5所示，一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，首先在衬底表面做IGBT集电极；接着在衬底表面生长N-外延膜；在生长的N-外延膜上做IGBT正面图形；接着再将衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜。
在衬底表面做IGBT集电极是指将P+衬底表面蚀刻后在蚀刻的位置处生长浓N+型外延膜。在背面研磨操作中到研磨到浓P+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
在N-外延膜上做IGBT正面图形的步骤如下：在N-外延膜上进行低浓度的N-离子注入；接着进行栅氧化；在栅氧化层上沉淀多晶硅；接着进行多晶硅光刻；再在光刻区域进行高浓度的p+离子注入形成p+阱区；接着进行扩散；随后在光刻区进行浓N+离子注入形成N+阱区；接着再进行扩散；随后进行引线孔光刻以及正面蒸镀金属膜。
浓N+离子注入以后形成的N+阱区位于p+阱区与栅氧化层的最下层之间，浓p+离子注入以后形成的p+阱区位于N-外延膜与N+阱区之间，被栅氧化层包围在其内是多晶硅栅极。
本发明绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，通过在衬底上长外延膜在外延膜表面上制作IGBT图形之后，进行背面研磨及蒸镀金属膜工艺，由于生长外延膜时温度很高，IGBT集电极结构的载流子可以100％激活，使得IGBT通态压降Vce(on)得到很大程度的降低，器件功耗也大大降低，且高浓度离子是在衬底研磨前注入，不易发生碎片，保证了成品率。

Claims (9)

1、一种绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：首先在衬底表面做IGBT集电极；接着在衬底表面生长N-外延膜；随后在生长的N-外延膜上做IGBT正面图形；接着再进行衬底背面研磨，最后在衬底背面蒸镀金属膜。
2、如权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：在衬底表面做IGBT集电极是指在N+衬底表面进行浓P+型离子注入。
3.如权利要求2所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：背面研磨到浓P+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
4、如权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：在衬底表面做IGBT集电极是指在P+衬底表面进行浓N+型离子注入。
5.如权利要求4所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：背面研磨到浓N+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
6、如权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：在衬底表面做IGBT集电极是指将P+衬底表面蚀刻后在蚀刻的位置处生长浓N+型外延膜。
7.如权利要求6所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：背面研磨到浓N+型区为止，使得衬底背面形成P+区与N+区相间的结构。
8.如权利要求1至7任一项所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：在N-外延膜上做IGBT正面图形的步骤如下：在N-外延膜上进行低浓度的N-离子注入；接着进行栅氧化；在栅氧化层上沉淀多晶硅；接着进行多晶硅光刻；再在光刻区域进行高浓度的p+离子注入；接着进行扩散；随后在光刻区进行浓N+离子注入；接着再进行扩散；随后进行引线孔光刻以及正面蒸镀金属膜。
9.如权利要求8所述的绝缘栅双极型晶体管集成快恢复二极管制作方法，其特征在于：浓N+离子注入以后形成的N+阱区位于高浓度的p+离子注入形成的p+阱区与栅氧化层的最下层之间，p+阱区位于N-外延膜与N+阱区之间。
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