一種抗閂鎖的溝槽型絕緣柵雙極型晶體管的制造工藝方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電子技術領域，涉及功率半導體器件，具體涉及一種抗円鎖的溝槽型 絕緣柵雙極型晶體管的制造工藝方法。
【背景技術】
[0002] 現代功率器件的基本要求是能夠耐高壓且大電流工作。其中，娃基功率IGBT的抗 円鎖能力直接影響了器件的整體性能。而目前傳統優化IGBT抗円鎖能力方案，多采用一層 注入光罩版，且注入完成后還需用較大爐管來推進結，來調芐基區電阻。因光罩間有一定的 對準問題，爐管推進也會帶來一定的不均勻問題，導致不同元胞結構間抗円鎖能力的一致 性較差，如圖1-1所示，傳統工藝中器件的局部區域發生円鎖，易出現過流不均勻的燒壞現 象。
[0003] 同時傳統工藝需要更多的光罩版，增加了器件的成本，降低了器件的競爭優勢。
【發明內容】
[0004] 本發明解決的技術問題是提供一種抗円鎖的溝槽型絕緣柵雙極型晶體管的制造 工藝方法，該方法能提升IGBT器件的抗円鎖能力與抗円鎖能力一致性，同時降低IGBT器件 的生產成本。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供一種抗円鎖的溝槽型絕緣柵雙極型晶體管的制 造工藝方法，包括下列步驟：
[0006] 步驟1.準備一片娃片作為娃襯底，娃片參數由器件設計性質決定；
[0007] 步驟2.在娃襯底上淀積氧化層作為硬光刻版，涂光刻膠，利用溝槽掩模版曝光， 顯影，干法蝕刻氧化層，去除光刻膠，然后蝕刻娃襯底，形成溝槽；
[0008] 步驟3.在全娃片上生長柵氧化層；
[0009] 步驟4.在全娃片上淀積多晶娃，回刻完娃片表面多晶娃，并保留溝槽內的多晶 娃；
[0010] 步驟5.去除原來的用于充當硬光刻版的氧化層，形成柵極多晶娃露出娃表面的 結構；
[0011] 步驟6.注入與娃襯底導電類型相反的雜質，然后高溫推進并激活，形成溝槽器件 的溝道區域；
[0012] 步驟7.注入與娃襯底導電類型相同的雜質，而后激活注入的雜質，完成源極注 入；
[0013] 步驟8.淀積氧化層，并干法回刻形成側墻；
[0014] 步驟9.注入與娃襯底導電類型相反的雜質，形成基區電阻調節注入；
[0015] 步驟10.推進或激活注入的雜質，完成基區電阻調節；
[0016] 步驟11.淀積金屬前絕緣介質層，形成金屬與電極的隔離；
[0017] 步驟12.光刻定義接觸孔區域，并刻蝕形成接觸孔；
[001引步驟13.淀積娃片正面金屬層，并合金，完成正面金屬化；并定義金屬圖形，完成 金屬連線；
[0019] 步驟14.娃片背面注入集電極雜質并激活；
[0020] 步驟15.進行娃片背面金屬化，形成最終結構。
[0021] 步驟1中，所述的娃片參數包括娃片類型、厚度、電阻率、前處理，所述的娃片參數 與最終應用的器件本身有關，所述娃片是任何電阻率，所述娃片厚度為50ym到800ym之 間，所述娃片是外延片、直拉娃片、區烙娃片，或S. 0.I娃片。
[0022] 步驟1中，所述前處理包括器件本身設計需要而做的終端注入、退火，表面潔凈處 理。
[0023] 步驟2中，所述氧化層的厚度視側墻的寬度而定，所述氧化層的厚度在0. 5微米到 1.5微米之間。
[0024] 步驟3中，所述柵氧化層的厚度由器件設計需要決定，在100A到3000A之間；所述 柵氧化層的成膜方式是干法氧化，或濕法氧化，或者兩者結合的氧化方法。
[00巧]步驟4中，所述淀積多晶娃的厚度在2000A到20000A之間。
[0026] 步驟5中，所述去除硬光刻版氧化層的方法是濕法刻蝕或者各項同性干法刻蝕， W基本不損耗突出溝槽柵多晶娃為準；所述柵極多晶娃露出娃表面的厚度在0. 5微米到 1. 5微米之間。
[0027] 步驟6中，所述注入的雜質用于做溝道區域，所述注入濃度在lE13atoms/cm3到 lE20atoms/cm3之間，注入后需要高溫推進激活，激活溫度在900攝氏度到1200攝氏度之 間。
[0028] 步驟7中，所述源極注入雜質一般與娃襯底相同或極性相同，所述注入濃度在 lE13atoms/cm3到lE20atoms/cm3之間，注入后需要高溫推進激活，激活溫度在900攝氏度 到1200攝氏度之間。
[0029] 步驟8中，所述淀積的氧化層的厚度由所需要側墻的寬度，W及突出的溝槽多晶 娃的高度決定，其厚度在0. 3微米到3微米之間。
[0030] 步驟9中，所述基區電阻調節注入的濃度在lE15atoms/cm3到lE20atoms/cm3之 間。
[0031] 步驟10中，所述推進溫度在900攝氏度到1150攝氏度之間。
[0032] 步驟11中，所述金屬前絕緣介質層的厚度在3000埃W上，小于5微米；所述金屬 前絕緣介質層采用單層或多層淀積。
[0033] 步驟14中，所述娃片背面注入之前增加娃片背面減薄步驟，減薄厚度是整體晶圓 減薄到50微米W上。
[0034] 步驟14中，所述娃片背面注入濃度是lE12atoms/cm3到祀16atoms/cm3的濃度范 圍，背面注入采用一次或多次，背面注入采用不同種類元素；注入退火是爐管退火，或激光 退火，或快速退火；注入退火溫度應保證晶圓正面溫度控制在500攝氏度W下。
[00巧]步驟14中，在娃片背面注入集電極雜質之前增加如下步驟；注入與娃襯底導電類 型相同的電場截止層，其濃度范圍是lE12atoms/cm3到祀16atoms/cm3,該注入采用一次或 多次，該注入采用不同種類元素。
[0036] 步驟15中，所述娃片背面金屬化，根據設計和封裝需要，采用不同種類、厚度配比 的多層金屬層組合；娃片背面金屬化后，需合金化，其整體晶圓溫度應控制在500攝氏度W下。
[0037] 和現有技術相比，本發明具有W下有益效果；本發明主要通過引入更均勻的側墻 工藝實現溝道重慘雜的自對準注入工藝，替代傳統的使用光刻版實現溝道重慘雜的方案， 確保器件抗円鎖能力的一致性更好，同時簡化工藝，降低生產成本。本發明的目的在于提升 IGBT器件的抗円鎖能力與抗円鎖能力一致性，同時降低IGBT器件的生產成本。
【附圖說明】
[0038] 圖1-1是傳統工藝中局部區域發生円鎖，導致過流不均勻的燒壞現象的示意圖；
[0039] 圖1-圖15 (b)是本發明方法每個步驟的斷面示意圖；其中，圖1是本發明方法的 步驟1完成后的示意圖；圖2是本發明方法的步驟2完成后的示意圖；圖3是本發明方法的 步驟3完成后的示意圖；圖4是本發明方法的步驟4完成后的示意圖；圖5是本發明方法 的步驟5完成后的示意圖；圖6是本發明方法的步驟6完成后的示意圖；圖7是本發明方 法的步驟7完成后的示意圖；圖8是本發明方法的步驟8完成后的示意圖；圖9是本發明 方法的步驟9完成后的示意圖；圖10是本發明方法的步驟10完成后的示意圖；圖11是本 發明方法的步驟11完成后的示意圖；圖12是本發明方法的步驟12完成后的示意圖；圖13 是本發明方法的步驟13完成后的示意圖；圖14是本發明方法的步驟14完成后的示意圖； 圖15 (a)和圖15 (b)是本發明方法的步驟15完成后的不意圖。
[0040] 圖中附圖標記說明如下：
[0041] 1-娃襯底，2-氧化層，3-溝槽，4-柵氧化層，5-多晶娃，6-溝道區域，7-源極雜質， 8-側墻，9-基區電阻調節雜質，10-金屬前絕緣介質層，11-接觸孔，12-正面金屬層，13-集 電極雜質，14-背面金屬層，15-電場截止層。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0043] 本發明一種抗円鎖的溝槽型絕緣柵雙極型晶體管的制造工藝方法，主要包括如下 步驟：
[0044] 1.如圖1所示，準備一片娃片作為娃襯底1，娃片類型、厚度、電阻率、前處理等參 數，均由器件設計性質決定，即與最終應用的器件本身有關，所述娃片可W是任何電阻率， 所述娃片厚度為50ym到800ym之間，所述娃片是外延片、直拉娃片、區烙娃片，或S. 0.I 娃片等。所述前處理包括器件本身設計需要而做的終端注入、退火，表面潔凈處理等。
[0045] 2.定義硬光刻版圖形并刻蝕柵極溝槽；與傳統溝槽型高壓器件工藝一致，在娃襯 底1上淀積氧化層2用于硬光刻版，涂光刻膠，利用溝槽掩模版曝光，顯影，干法蝕刻氧化層 2,去除光刻膠，然后蝕刻娃襯底1，形成溝槽3,但需要保留氧化層2,如圖2 ;所述氧化層2 的厚度視側墻的寬度而定，一般在0. 5微米到1. 5微米之間。
[0046] 3.在圖2的基礎上，生長柵氧化層4,如圖3 ;柵氧化層4的厚度由器件設計需要 決定，可W是lOOA到3000A之間，成膜方式可W是干法氧化，也可W是濕法氧化，或者兩者結 合的氧化方法。
[0047] 4.在圖3基礎上淀積多晶娃5,回刻完娃片表面多晶娃，并保留溝槽內的多晶娃5， 如圖4 ;淀積多晶娃厚度一般在2000A到sooooA之間。
[0048] 5.在圖4基礎上干法刻蝕或濕法刻蝕去除原來的用于充當硬光刻版的氧化層2， 形成如圖5所示柵極多晶娃露出娃表面的結構，柵極多晶娃露出娃表面的厚度一般在0. 5 微米到1. 5微米之間。去除硬光刻版氧化層2的方法，必須