一種逆導(dǎo)igbt的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種逆導(dǎo)IGBT的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于背面帶緩沖層的絕緣柵雙極型晶體管(Insulate Gate BipolarTransistor, IGBT)沒有反向耐壓能力，通常在應(yīng)用時(shí)需并聯(lián)一個(gè)二極管來(lái)承受反向電壓，形成IGBT逆變結(jié)構(gòu)。
[0003]目前常用的IGBT逆變結(jié)構(gòu)是由IGBT與二極管集成的逆導(dǎo)IGBT，其全稱為反向?qū)ń^緣棚■雙極型晶體管(reverse-conducting insulated-gate bipolar transistor,RC-1GBT)。RC-1GBT通過在背面形成間隔P型集電極和N型集電極的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)IGBT和二極管的集成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，集電極是由P型集電區(qū)和N型集電區(qū)組成，且P型集電區(qū)和N型集電區(qū)在器件有源區(qū)底層呈均勻間隔分布狀。RC-1GBT因集成了 IGBT和二極管，具有電流密度高、面積小、封裝簡(jiǎn)單以及封裝成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]基于RC-1GBT的結(jié)構(gòu)，由于在同一塊芯片上需要同時(shí)滿足IGBT和二極管的特性要求，相應(yīng)的在制備工藝中需要在硅片的背面分別形成二極管需要的N型集電區(qū)域和IGBT所需的P型集電區(qū)域，傳統(tǒng)的制備工藝的實(shí)現(xiàn)辦法是在硅片背面減薄后通過光刻、離子注入來(lái)形成二極管需要的N型集電區(qū)域和IGBT所需的P型集電區(qū)域，但是由于硅片背面減薄后，硅片會(huì)存在一定翹曲，這就導(dǎo)致光刻難度加大，工藝難以控制，生產(chǎn)效率較低。
[0005]因此，亟需一種能夠降低逆導(dǎo)IGBT制備工藝難度，提高生產(chǎn)效率的逆導(dǎo)IGBT的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種逆導(dǎo)IGBT的制備方法，以解決的傳統(tǒng)的制備方法工藝難度大，生產(chǎn)效率低的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明提供一種逆導(dǎo)IGBT的制備方法，該方法包括:
[0008]形成位于襯底內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的緩沖層、位于所述襯底背面的摻有第二導(dǎo)電類型離子的第一電介質(zhì)層圖形和覆蓋在所述第一電介質(zhì)層圖形上的摻有第一導(dǎo)電類型離子的第二電介質(zhì)層；
[0009]在所述襯底正面形成所述逆導(dǎo)IGBT正面結(jié)構(gòu)，形成所述正面結(jié)構(gòu)的過程中包括:熱處理過程，所述熱處理過程使得所述緩沖層在所述襯底中完成推進(jìn)，所述第一電介質(zhì)層圖形中的第二導(dǎo)電類型離子擴(kuò)散入所述襯底中形成第二導(dǎo)電類型區(qū)域，所述第二電介質(zhì)層中的第一導(dǎo)電類型離子擴(kuò)散入所述襯底中形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域；
[0010]在所述襯底背面形成金屬層。
[0011]進(jìn)一步的，在形成第一電介質(zhì)圖形的步驟中包括:
[0012]在所述襯底背面沉積形成第一電介質(zhì)層，并在沉積時(shí)對(duì)所述第一電介質(zhì)層進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜；
[0013]在所述第一電介質(zhì)層上涂敷光刻膠，并利用掩膜版進(jìn)行曝光；
[0014]對(duì)所述電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成所述第一電介質(zhì)層圖形，所述第一電介質(zhì)層圖形包括:保留部分和窗口部分；
[0015]剝離剩余的光刻膠。
[0016]進(jìn)一步的，在形成緩沖層的步驟中包括:
[0017]通過所述第一電介質(zhì)層圖形對(duì)所述襯底背面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型的離子注入，在所述襯底內(nèi)形成緩沖層，所述緩沖層包括:與所述保留部分對(duì)應(yīng)的第一緩沖層區(qū)域和與所述窗口部分對(duì)應(yīng)的第二緩沖層區(qū)域，所述第一緩沖層區(qū)域的離子濃度和結(jié)深小于所述第二緩沖層區(qū)域。
[0018]進(jìn)一步的，在形成第二電介質(zhì)層的步驟中包括:
[0019]形成所述緩沖層后在所述第一電介質(zhì)層圖形上沉積形成第二電介質(zhì)層，所述第二電介質(zhì)層覆蓋在所述保留部分和所述窗口部分上，并在沉積時(shí)對(duì)第二電介質(zhì)層進(jìn)行第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜。
[0020]進(jìn)一步的，在所述襯底正面形成所述逆導(dǎo)IGBT正面結(jié)構(gòu)的步驟中包括:
[0021]在所述第二電介質(zhì)層上鍵合承載片；
[0022]對(duì)所述襯底正面進(jìn)行減薄處理；
[0023]通過常規(guī)工藝在經(jīng)過減薄處理后的所述襯底正面形成逆導(dǎo)IGBT正面結(jié)構(gòu)。
[0024]進(jìn)一步的，在形成金屬層的步驟中包括:
[0025]對(duì)所述承載片進(jìn)行解鍵合處理；
[0026]剝離所述襯底背面剩余的第一電介質(zhì)層圖形和第二電介質(zhì)層；
[0027]在所述襯底背面沉積金屬層。
[0028]進(jìn)一步的，所述第一電介質(zhì)層和第二電介質(zhì)層的材質(zhì)為氧化硅或氮化硅或氮氧化娃。
[0029]進(jìn)一步的，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型，所述一導(dǎo)電類型離子為磷離子，所述第二導(dǎo)電類型離子為硼離子。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供的逆導(dǎo)IGBT的制備方法，針對(duì)傳統(tǒng)工藝中在硅片背面減薄后再進(jìn)行光刻形成逆導(dǎo)IGBT背面結(jié)構(gòu)存在的問題，本發(fā)明通過先對(duì)硅片襯底背面進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行硅片的正面減薄，利用正面工藝的熱預(yù)算完成背面緩沖層的推進(jìn)和η+區(qū)域以及P+區(qū)域的形成，在形成IGBT正面結(jié)構(gòu)的同時(shí)形成背面結(jié)構(gòu)，避免了先進(jìn)行減薄后再形成逆導(dǎo)IGBT背面結(jié)構(gòu)存在的弊端，并且極大的降低了工藝的難度，提高了生產(chǎn)效率。并且在逆導(dǎo)IGBT背面形成了相對(duì)獨(dú)立的IGBT緩沖層和二極管緩沖層，有效的控制了兩者工作時(shí)的載流子調(diào)制效應(yīng)，提高了逆導(dǎo)IGBT的器件性能。
[0031]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹:
[0033]圖1是本發(fā)明【背景技術(shù)】提供的N型逆導(dǎo)IGBT的示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的逆導(dǎo)IGBT的制備方法流程圖；
[0035]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的形成第一電介質(zhì)層圖形的示意圖；
[0036]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的形成緩沖層的示意圖；
[0037]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的形成第二電介質(zhì)層的示意圖；
[0038]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的鍵合承載片的示意圖；
[0039]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的減薄處理的示意圖；
[0040]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的制備完成的逆導(dǎo)IGBT的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供一種逆導(dǎo)IGBT的制備方法，如圖2所示，該方法由步驟101、步驟102和步驟103組成。其中，在步驟101中，形成位于襯底內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的緩沖層、位于襯底背面的摻有第二導(dǎo)電類型離子的第一電介質(zhì)層圖形和覆蓋在第一電介質(zhì)層圖形上的摻有第一導(dǎo)電類型離子的第二電介質(zhì)層，其中，襯底為硅片。
[0043]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，逆導(dǎo)IGBT為如圖1所示的N型逆導(dǎo)IGBT，其中，n+場(chǎng)截止層在本發(fā)明實(shí)施例中稱為緩沖層，IGBT的P+集電區(qū)和二極管的η +短路區(qū)在本發(fā)明實(shí)施例中稱為P型區(qū)域和N型區(qū)域，η+場(chǎng)截止層以及IGBT的ρ +集電區(qū)和二極管的η +短路區(qū)通過襯底的背面工藝形成，因此，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。
[0044]同樣的，若逆導(dǎo)IGBT為P型逆導(dǎo)IGBT，則第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。
[0045]下面以N型逆導(dǎo)IGBT為例對(duì)本發(fā)明提供的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，即第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。如圖3所示，步驟101中形成第一電介質(zhì)圖形的步驟具體為:首先，在襯底I背面沉積形成第一電介質(zhì)層，并在沉積時(shí)對(duì)所述第一電介質(zhì)層進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜。
[0046]然后，在第一電介質(zhì)層上涂敷光刻膠，并利用掩膜版進(jìn)行曝光，進(jìn)而對(duì)電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成第一電介質(zhì)層圖形，其中，第一電介質(zhì)層圖形包括:保留部分2和窗口部分3，保留部分2為刻蝕后剩下的電介質(zhì)層，窗口部分3為刻蝕掉的電介質(zhì)層留出的暴露出硅片襯底的區(qū)域。最后，剝離剩余的光刻膠。
[0047]如圖4所示，步驟101中形成緩沖層的步驟具體為:通過第一電介質(zhì)層圖形對(duì)襯底I背面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型的離子注入，即磷注入，在襯底內(nèi)形成緩沖層，其中，緩沖層包括:與保留部分2對(duì)應(yīng)的第一緩沖層區(qū)域4和與窗口部分3對(duì)應(yīng)的第二緩沖層區(qū)域5。由于在對(duì)硅片襯底I進(jìn)行離子注入時(shí)，襯底上的第二導(dǎo)電類型的第一電介質(zhì)層圖形對(duì)第一導(dǎo)電類型的離子注入過程起到一定的阻擋作用，使得形成的位于第一電介質(zhì)層圖形中保留部分2下面的第一緩沖層區(qū)域4的離子濃度和結(jié)深有別于形成的位于第一電介質(zhì)層圖形中窗口部分3下面的第二緩沖層區(qū)域5。也就是說(shuō)含有硼離子的保留部分2對(duì)磷離子的離子注入起到一定的阻擋作用，形成的N型第一緩沖層區(qū)域4較之在窗口部分3沒有阻擋下形成的N型第二緩沖層區(qū)域5深度相對(duì)較淺，并且注入的離子劑量也較少。第一緩沖層區(qū)域4和第二緩沖層區(qū)域5在IGBT的P+集電區(qū)和二極管的η +短路區(qū)形成后會(huì)分別自動(dòng)形成IGBT的緩沖區(qū)域和二極管的緩沖區(qū)域。由于IGBT的緩沖區(qū)域和二極管的緩沖區(qū)域的劑量