專利名稱：一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是由MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effeet Transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)場(chǎng)效應(yīng)管與GTR(巨型晶體管)大功率達(dá)林頓晶體管結(jié)合，并有前者擔(dān)任驅(qū)動(dòng)，因此具有驅(qū)動(dòng)功率小，通態(tài)壓降低，開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速，開(kāi)關(guān)電源等電子領(lǐng)域，就全控性能而言，絕緣柵雙極型晶體管是最適合斬波應(yīng)用的器件，而且技術(shù)極為簡(jiǎn)單，幾乎絕緣柵雙極型晶體管器件本身就構(gòu)成了斬波電路。目前普遍設(shè)計(jì)和制造的絕緣柵雙極型晶體管的其結(jié)構(gòu)如圖I所示，所采用的元胞區(qū)的工藝步驟是首先在襯底基區(qū)4上進(jìn)行場(chǎng)氧的生長(zhǎng)和有源區(qū)的刻蝕，然后對(duì)JFET區(qū)域3 進(jìn)行摻雜注入，再生長(zhǎng)柵氧11和淀積多晶硅9，接下來(lái)保留多晶區(qū)域，刻蝕出注入?yún)^(qū)10，然后分別進(jìn)行Pbody結(jié)5、N+結(jié)6和P+結(jié)7的注入(即Pbody區(qū)域的刻蝕和注入，氧化層生長(zhǎng)后N+源區(qū)的刻蝕和注入以及氧化層生長(zhǎng)后P+區(qū)域的刻蝕和注入)，然后進(jìn)行鈍化層的淀積和金屬孔的刻蝕以及表面金屬的淀積，最后再完成背面工藝。具體的制造工藝流程為(I)場(chǎng)氧完成后的有源區(qū)的刻蝕和JFET的注入；(2)柵氧的生長(zhǎng)和多晶柵的淀積；(3)Pbody區(qū)域的刻蝕和注入；(4)氧化層生長(zhǎng)后N+源區(qū)的刻蝕和注入；(5)氧化層生長(zhǎng)后P+區(qū)域的刻蝕和注入；(6)鈍化層的淀積和金屬孔的刻蝕以及表面金屬的淀積；(7)背面工藝。如圖2A 圖2G所示，工藝步驟原理圖中會(huì)用到和以上工藝步驟一一對(duì)應(yīng)的掩模板的工藝步驟為⑴有源區(qū)模板、(3)多晶柵模板、(4)N+源區(qū)模板、P+區(qū)域模板和(6)金屬孔模板。上面的工藝制造流程用到的曝光掩模板是5層，而目前整個(gè)器件元胞區(qū)的工藝制造流程用到的曝光掩模板最高可高達(dá)6層，如果曝光掩模板的數(shù)量太多會(huì)使IGBT的生產(chǎn)成本大大增加，同時(shí)也加大了工藝的難度，降低了可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的曝光掩模板的數(shù)量太多會(huì)使IGBT的生產(chǎn)成本大大增加，同時(shí)也加大了工藝的難度，降低了可靠性的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，包括對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕，以及在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié)；生成犧牲氧化層，并在N+區(qū)域中注入N+結(jié)；對(duì)硼磷硅玻璃BPSG鈍化層進(jìn)行淀積和刻蝕；對(duì)P+區(qū)域進(jìn)行刻蝕并在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，以及對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積。
較佳的，注入Pbody結(jié)包括通過(guò)第一曝光掩模板在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié)。較佳的，注入N+結(jié)包括通過(guò)所述第一曝光掩模板在N+區(qū)域中注入N+結(jié)。較佳的，所述第一曝光掩模板中包含至少兩個(gè)注入?yún)^(qū)域，且注入?yún)^(qū)域不相連，注入?yún)^(qū)域中間遮蓋部分多晶。較佳的，注入P+結(jié)包括通過(guò)第二曝光掩模板在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，用于連接多個(gè)Pbody區(qū)域。較佳的，對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積包括 通過(guò)第二曝光掩模板對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積較佳的,對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕之前還包括在襯底基區(qū)進(jìn)行場(chǎng)氧的生長(zhǎng)和有源區(qū)的刻蝕，在JFET區(qū)域中注入JFET結(jié)，以及生長(zhǎng)柵氧和進(jìn)行多晶硅沉淀。較佳的，注入JFET結(jié)包括通過(guò)第三曝光掩模板在JFET區(qū)域中注入JFET結(jié)。較佳的，對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積之后還包括進(jìn)行背面工藝處理。由于減少了曝光掩模板的數(shù)量，從而減少了 IGBT的生產(chǎn)成本，同時(shí)降低了制造工藝的難度，提高了制造的可靠性。


圖I為背景技術(shù)絕緣柵雙極型晶體管示意2A為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第一步示意圖；圖2B為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第二步示意圖；圖2C為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第三步示意圖；圖2D為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第四步示意圖；圖2E為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第五步示意圖；圖2F為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第六步示意圖；圖2G為背景技術(shù)IGBT元胞區(qū)工藝第七步示意圖；圖3本發(fā)明實(shí)施例絕緣柵雙極型晶體管的制造方法流程示意圖；圖4A為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第一步示意圖；圖4B為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第二步示意圖；圖4C為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第三步示意圖；圖4D為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第四步示意圖；圖4E為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第五步示意圖；圖4F為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第六步示意圖；圖4G為本發(fā)明實(shí)施例IGBT元胞區(qū)工藝第七步示意圖。
具體實(shí)施例方式目前的制造工藝流程分為6步，(I)場(chǎng)氧完成后的有源區(qū)的刻蝕和JFET的注入，參見(jiàn)圖2A ； (2)柵氧的生長(zhǎng)和多晶柵的淀積，參見(jiàn)圖2B ； (3)Pbody區(qū)域的刻蝕和注入，參見(jiàn)圖2C;(4)氧化層生長(zhǎng)后N+源區(qū)的刻蝕和注入，參見(jiàn)圖2D; (5)氧化層生長(zhǎng)后P+區(qū)域的刻蝕和注入，參見(jiàn)圖2E ； (6)鈍化層的淀積和金屬孔的刻蝕以及表面金屬的淀積，參見(jiàn)圖2F ；
(7)背面工藝，參見(jiàn)圖2G。其中，會(huì)用到和以上工藝步驟一一對(duì)應(yīng)的掩模板的工藝步驟為
(I)有源區(qū)掩模板；⑶多晶柵掩模板；(4)N+源區(qū)掩模板；(5)P+區(qū)域掩模板；(6)金屬孔掩模板。也就是說(shuō)，目前需要6塊掩模板。為了降低曝光掩模板的數(shù)量，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)IGBT結(jié)構(gòu)中與源金屬接觸的P+區(qū)域注入和形成的順序優(yōu)化，將其置于BPSG鈍化層形成和刻蝕之后。普通制造的IGBT的N+源區(qū)需要掩模板，即是說(shuō)N+要像兩個(gè)小島分布在Pbody中的兩邊。本發(fā)明實(shí)施例，先利用曝光掩模板注入Pbody，再用同個(gè)曝光掩模板刻出的區(qū)域注入N+，形成不接觸的兩個(gè)獨(dú)立小島，小島中又有兩個(gè)結(jié),就是Pbody和N+，然后中間再用一道版注入P型區(qū)域連接兩個(gè)小島，這樣結(jié)構(gòu)就做到了和普通IGBT —樣。 本發(fā)明實(shí)施例節(jié)省了 N+源區(qū)曝光掩模板以及金屬孔曝光掩模板，由于減少了曝光掩模板的數(shù)量，從而減少了 IGBT的生產(chǎn)成本，同時(shí)降低了制造工藝的難度，提高了制造的可靠性；進(jìn)一步的JFET注入只會(huì)涉及多晶柵所覆蓋的區(qū)域而不會(huì)影響器件有結(jié)區(qū)域，對(duì)IGBT工藝優(yōu)化的巨大提升。下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖3所示，發(fā)明實(shí)施例絕緣柵雙極型晶體管的制造方法包括下列步驟步驟301、對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕，以及在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié),參見(jiàn)圖4C。步驟302、生成犧牲氧化層，并在N+區(qū)域中注入N+結(jié)，參見(jiàn)圖4D。步驟303、對(duì)BPSG鈍化層進(jìn)行淀積和刻蝕，參見(jiàn)圖4E。 步驟304、對(duì)P+區(qū)域進(jìn)行刻蝕并在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，以及對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積，參見(jiàn)圖4F。較佳的,步驟301中，注入Pbody結(jié)時(shí),通過(guò)第一曝光掩模板在Pbody區(qū)域中注入Pbody 結(jié)。較佳的，步驟302中，注入N+結(jié)時(shí)，通過(guò)第一曝光掩模板在N+區(qū)域中注入N+結(jié)。即本發(fā)明實(shí)施例注入Pbody結(jié)和注入N+結(jié)所用的曝光掩模板是相同的。較佳的，第一曝光掩模板中包含至少兩個(gè)注入?yún)^(qū)域，且注入?yún)^(qū)域不相連，注入?yún)^(qū)域中間遮蓋部分多晶。本發(fā)明實(shí)施例的第一曝光掩模板在露出的注入?yún)^(qū)域中間加了遮蓋的一部分多晶，可以讓注入Pbody結(jié)和注入N+結(jié)時(shí)共用一張版,雖然這樣做一個(gè)元胞的pbody最初注入后沒(méi)有連在一起，但P+注入后就連在一起了。較佳的，步驟304中，注入P+結(jié)時(shí)，通過(guò)第二曝光掩模板在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，用于連接多個(gè)Pbody區(qū)域。較佳的，步驟304中，對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積時(shí)，通過(guò)第二曝光掩模板對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積即本發(fā)明實(shí)施例注入P+結(jié)和對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積所用的曝光掩模板是相同的。較佳的，步驟301之前還可以進(jìn)一步包括
步驟300、在襯底基區(qū)進(jìn)行場(chǎng)氧的生長(zhǎng)和有源區(qū)的刻蝕，在JFET區(qū)域中注入JFET結(jié)(參見(jiàn)圖4A)，以及生長(zhǎng)柵氧和進(jìn)行多晶硅沉淀(參見(jiàn)圖4B)。較佳的，步驟300中，注入JFET結(jié)時(shí)，通過(guò)第三曝光掩模板在JFET區(qū)域中注入JFET 結(jié)。較佳的，步驟304之后還可以進(jìn)一步包括步驟305、進(jìn)行背面工藝處理，參見(jiàn)圖4G。具體的，對(duì)背面進(jìn)行P+陽(yáng)極的注入和退火，再淀積陽(yáng)極金屬，形成完整的IGBT陽(yáng)極。采用本發(fā)明實(shí)施例用到的曝光掩模板的僅為有源區(qū)模板(即第三曝光掩模板)、多晶柵模板(即第一曝光掩模板)和P+和金屬孔模板(即第二曝光掩模板)，本發(fā)明實(shí)施例所用的掩模板數(shù)量大幅減少至3層，不會(huì)對(duì)其它區(qū)域造成額外影響，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化并且不 會(huì)帶來(lái)額外產(chǎn)品性能的犧牲。借助SILVAC0仿真軟件可得，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例經(jīng)過(guò)優(yōu)化的IGBT元胞區(qū)工藝流程中P+注入前和P+注入后所形成的IGBT器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真比較。仿真模擬了薄片工藝制造的非穿通型絕緣柵雙極型晶體管IGBT結(jié)構(gòu)，其中仿真參數(shù)為P型集電區(qū)摻雜5 X 1018cm-3 ；N型基區(qū)摻雜I X 1014cm-3 ；N型硅源區(qū)摻雜I X 1020cm-3, P型基區(qū)摻雜I X 1017cm_3，P+體區(qū)摻雜2X 1019cm-3,仿真元胞寬度為實(shí)際元胞寬度的二分之一。從模擬的IGBT結(jié)構(gòu)可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程已經(jīng)完成對(duì)除P+區(qū)域外其它表面平面結(jié)的注入和推結(jié)，P+注入前，Pbody形成了左右各自分布的兩個(gè)島型區(qū)域，尚未連接到一起以形成單個(gè)元胞的完整Pbody。P+注入后,對(duì)IGBT單個(gè)元胞中部區(qū)域進(jìn)行的P+注入形成了 Pbody結(jié)，使P+注入前并未連接的左右Pbody島型區(qū)域平整的連接到一起,使工藝步驟和曝光掩模板簡(jiǎn)化的同時(shí)也順利完成了單個(gè)IGBT元胞的結(jié)構(gòu)形成及優(yōu)化。在工藝線制造過(guò)程中還可以根據(jù)IGBT的性能對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的工藝步驟進(jìn)行適合各個(gè)系列產(chǎn)品的優(yōu)化，比如針對(duì)高壓IGBT可適當(dāng)加強(qiáng)P+區(qū)域的注入深度，使Pbody底部輪廓線更接近于直線；而針對(duì)高可靠性IGBT則可優(yōu)化元胞大小和P+的注入劑量，減小電流流經(jīng)路徑的電阻等。由于減少了曝光掩模板的數(shù)量，從而減少了 IGBT的生產(chǎn)成本，同時(shí)降低了制造工藝的難度，提高了制造的可靠性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，其特征在于，該方法包括 對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕，以及在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié)； 生成犧牲氧化層，并在N+區(qū)域中注入N+結(jié)； 對(duì)硼磷硅玻璃BPSG鈍化層進(jìn)行淀積和刻蝕； 對(duì)P+區(qū)域進(jìn)行刻蝕并在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，以及對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，注入Pbody結(jié)包括 通過(guò)第一曝光掩模板在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，注入N+結(jié)包括 通過(guò)所述第一曝光掩模板在N+區(qū)域中注入N+結(jié)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一曝光掩模板中包含至少兩個(gè)注入?yún)^(qū)域，且注入?yún)^(qū)域不相連，注入?yún)^(qū)域中間遮蓋部分多晶。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，注入P+結(jié)包括 通過(guò)第二曝光掩模板在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，用于連接多個(gè)Pbody區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積包括 通過(guò)第二曝光掩模板對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕之前還包括 在襯底基區(qū)進(jìn)行場(chǎng)氧的生長(zhǎng)和有源區(qū)的刻蝕，在JFET區(qū)域中注入JFET結(jié)，以及生長(zhǎng)柵氧和進(jìn)行多晶硅沉淀。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，注入JFET結(jié)包括 通過(guò)第三曝光掩模板在JFET區(qū)域中注入JFET結(jié)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積之后還包括進(jìn)行背面工藝處理。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的曝光掩模板的數(shù)量太多會(huì)使IGBT的生產(chǎn)成本大大增加，同時(shí)也加大了工藝的難度，降低了可靠性的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例的方法包括對(duì)Pbody區(qū)域刻蝕，以及在Pbody區(qū)域中注入Pbody結(jié)；生成犧牲氧化層，并在N+區(qū)域中注入N+結(jié)；對(duì)BPSG鈍化層進(jìn)行淀積和刻蝕；對(duì)P+區(qū)域進(jìn)行刻蝕并在P+區(qū)域中注入P+結(jié)，以及對(duì)金屬孔進(jìn)行刻蝕并對(duì)表面金屬進(jìn)行淀積。由于減少了曝光掩模板的數(shù)量，從而減少了IGBT的生產(chǎn)成本，同時(shí)降低了制造工藝的難度，提高了制造的可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/331GK102800588SQ20111013555
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者方偉 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司