CN104347400A - 非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：在硅片正面形成绝缘栅双极晶体管结构至积淀完层间介质；在所述层间介质上覆盖保护膜；自所述硅片背面开始将所述硅片进行减薄处理，并在减薄后的硅片背面形成P型层；去掉所述保护膜，并对所述硅片进行退火处理；其中退火温度大于500摄氏度；在所述P型层和层间介质表面形成金属层。上述方法中，由于是在金属层形成之前进行P型层的退火处理，因此P型层的退火处理温度不会受到金属熔化温度的限制，可以采用较高的温度进行退火处理，从而形成的NPT IGBT的性能更高。同时，该方法也与传统工艺兼容，因此效率较高。

Description

非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺，特别是涉及一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法。
背景技术
传统的非穿通型绝缘栅双极晶体管（Non Punch Through Insulated GateBipolar Transistor，NPT IGBT）的背面P型层的制造方法主要是，在正面作业完成后，再给圆片正面贴保护膜，然后进行背面减薄以及注入离子。
受限于正面金属熔化温度，背面P型层的退火温度不能高于500度。这使得NPT IGBT背面P型层的注入效率很低，导致NPT IGBT的正向导通压降Vce不能减小到理想值，在很大程度上限制了NPT IGBT的性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提升性能的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法。
一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：在硅片正面形成绝缘栅双极晶体管结构至积淀完层间介质；在所述层间介质上覆盖保护膜；自所述硅片背面开始将所述硅片进行减薄处理，并在减薄后的硅片背面形成P型层；去掉所述保护膜，并对所述硅片进行退火处理；其中退火温度大于500摄氏度；在所述P型层和层间介质表面形成金属层。
在其中一个实施例中，所述保护膜是蓝膜。
在其中一个实施例中，所述P型层采用离子注入方式形成。
在其中一个实施例中，注入离子为硼。
在其中一个实施例中，所述离子注入采用正面注入机台处理。
在其中一个实施例中，所述退火温度大于800摄氏度。
在其中一个实施例中，所述减薄处理将硅片减薄至300～500微米。
在其中一个实施例中，所述减薄处理采用化学机械研磨。
上述方法中，由于是在金属层形成之前进行P型层的退火处理，因此P型层的退火处理温度不会受到金属熔化温度的限制，可以采用较高的温度进行退火处理，从而形成的NPT IGBT的性能更高。同时，该方法也与传统工艺兼容，因此效率较高。
附图说明
图1为一实施例的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法流程图；
图2至图10为图1流程中各个步骤对应的中间结构的断面示意图。
具体实施方式
以下结合实施例以及附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，是一实施例的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法流程图。该方法包括如下步骤。
步骤S101：在硅片正面形成绝缘栅双极晶体管结构至积淀完层间介质。本步骤与传统的制造绝缘栅双极晶体管的工艺相同。
本步骤主要包括：
步骤S111：在N型衬底上形成场氧层，并进行光刻形成注入区域。参考图2，N型衬底100是轻掺杂N型杂质的硅片。通过对N型衬底100表面进行氧化即可得到场氧层200。通过对场氧层200进行光刻，将场氧层200上与N型衬底100需要形成P型区的对应部分刻蚀，在场氧层200上形成注入区域。
步骤S112：对注入区域进行离子注入，形成重掺杂的P型区。参考图3，在场氧层200刻蚀的部分，也即注入区域部分，通过注入离子，在N型衬底100上形成重掺杂的P型区112。然后对P型区112上方进行氧化处理。
步骤S113：进行栅氧处理和多晶硅淀积，并进行光刻得到栅极结构。参考图4，对N型衬底100表面再次进行氧化，形成栅氧层300。并在栅氧层300上淀积形成多晶硅层400。对所述多晶硅层400进行光刻，得到栅极结构402。其中，在多晶硅淀积时，是对整个硅片进行淀积处理，因此在硅片的背面，也即N型衬底100的背面也形成有该多晶硅层400。
步骤S114：进行离子注入，形成轻掺杂的P型区。参考图5，在栅极结构402两侧进行离子注入，形成轻掺杂的P型区114。该轻掺杂的P型区114与之前形成的重掺杂的P型区112相互扩散融合。然后去除轻掺杂的P型区114上方的栅氧层300。
步骤S115：在去除所述栅氧层的位置进行离子注入，形成重掺杂的N型区。参考图6，也即在轻掺杂的P型区114上进行离子注入形成重掺杂的N型区116。
步骤S116：积淀层间介质。参考图7，在整个硅片上形成层间介质500。层间介质500半导体制造工艺中是用来绝缘和隔离导电层的。在传统的工艺中，积淀完层间介质之后即制造金属层，进行金属连线工艺。
上述步骤S111～S116即步骤S101中的在硅片正面形成绝缘栅双极晶体管结构至积淀完层间介质的步骤中所包含的具体步骤。至此IGBT的正面结构并未完全形成。
上述步骤完成后，继续执行如下步骤。
步骤S102：在所述层间介质上覆盖保护膜。参考图8，在层间介质500之上形成保护膜600。保护膜600是业内所称为蓝膜的物质。在层间介质500上覆盖保护膜600可以采用自动贴膜机贴膜的方式。本步骤还通过干法刻蚀去除N型衬底100背面的多晶硅层400。
步骤S103：自所述硅片背面开始将所述硅片进行减薄处理，并在减薄后的硅片背面形成P型层。参考图9，P型层700形成于N型衬底100的背面。所述P型层700采用离子注入方式形成，注入离子为硼。可以直接采用正面注入机台进行该离子注入，与传统的工艺兼容。离子注入之后采用高温推阱即可形成所述P型层700。所述减薄处理可以采用机械研磨或者化学腐蚀等方式进行减薄处理。硅片整体减薄至300～500微米。
步骤S104：去掉所述保护膜，并对所述硅片进行退火处理；其中退火温度大于500摄氏度。去掉所述保护膜600可以采用手动揭膜或自动贴膜机揭膜方式。由于此时金属层还未形成，可以使用较高的温度（大于500摄氏度）进行退火处理。为使退火效果更佳，所述退火温度大于800摄氏度。
步骤S105：在所述P型层和层间介质表面形成金属层。参考图10，在层间介质500上形成金属层800，在P型层700上形成金属层900。其中，在层间介质500上形成金属层800是先在层间介质500上形成通孔（接触孔），然后再形成金属层800。在形成金属层800和900后，分别引出栅极、集电极以及源极的电极，最终形成NPT IGBT的完整结构。
上述方法中，由于是在金属层形成之前进行P型层的退火处理，因此P型层的退火处理温度不会受到金属熔化温度的限制，可以采用较高的温度进行退火处理，从而形成的NPT IGBT的性能更高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括如下步骤：
在硅片正面形成绝缘栅双极晶体管结构至积淀完层间介质；
在所述层间介质上覆盖保护膜；
自所述硅片背面开始将所述硅片进行减薄处理，并在减薄后的硅片背面形成P型层；
去掉所述保护膜，并对所述硅片进行退火处理；其中退火温度大于500摄氏度；
在所述P型层和层间介质表面形成金属层。
2.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述保护膜是蓝膜。
3.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述P型层采用离子注入方式形成。
4.根据权利要求3所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，注入离子为硼。
5.根据权利要求3所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述离子注入采用正面注入机台处理。
6.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述退火温度大于800摄氏度。
7.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述减薄处理将硅片减薄至300～500微米。
8.根据权利要求1所述的非穿通型绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述减薄处理采用化学机械研磨。
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