本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極晶體管的制作方法，特別是一種絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫外延制作方法。

背景技術(shù)：

絕緣柵雙極晶體管(insulatedgatebipolartransistor,igbt)是一種結(jié)合金氧半導(dǎo)體場效晶體管(metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistor，mosfet)和雙載子接面晶體管(bipolarjunctiontransistor，bjt)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。igbt因為結(jié)合了moset易于利用柵極控制的特性，以及bjt具低導(dǎo)通電壓壓降的特性，因此廣泛應(yīng)用于高電壓高功率的應(yīng)用領(lǐng)域。

一般的igbt(例如一穿透型igbt)主要包含一p+型半導(dǎo)體基底，于其上形成一n-型緩沖層，然后再于n-型緩沖層上形成一n型外延層，作為igbt中寄生mosfet的漏極。接著，于n型外延層內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)(gate)及射極結(jié)構(gòu)(emitter)，并于p+型半導(dǎo)體基底的底部形成集極(collector)。在上述的穿透型igbt中，崩潰電壓(breakdownvoltage)主要是由p+型半導(dǎo)體基極及n-型緩沖層決定，在此兩層間會有最大值電場產(chǎn)生。

另一種igbt為非穿透型(nonpunchthrough,npt)igbt則沒有n-型緩沖層，因此崩潰電壓由n型外延層(n型漂移區(qū))的雪崩現(xiàn)象所決定。為了提高崩潰電壓，場截止層(fieldstop)igbt以場截止離子布植取代在穿透型igbt中的n型緩沖層，借此以漸變(graded)或是線性漸進(linearlygraded)n型剖面取代原有穿透型igbt的陡峭接面(abruptjunction)，以降低電場最大值，進而提升崩潰電壓。

現(xiàn)有技術(shù)的場截止層igbt中，通常是在制作正面電極(大多包含鋁材料)之前就必須在元件背面制作場截止層。這是由于鋁電極的熔點在攝氏630度左右，而場截止層須在離子布植后再進行高溫的熱驅(qū)入步驟(高溫約在攝氏900度以上)，此高溫過程會破壞已經(jīng)在正面形成的正面電極。然而上述的現(xiàn)有技術(shù)背面制作場截止層涉及以保護層先保護未制作正面電極的絕緣柵雙極晶體管正面，再制作背面的場截止層，這樣會增加工藝的復(fù)雜度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可以簡化工序的絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫外延制作方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫外延制作方法，包含：(a)提供一第一導(dǎo)電型基板，并在該第一導(dǎo)電型基板的一正面制作絕緣柵雙極晶體管的正面元件及正面金屬層；(b)于第一導(dǎo)電型基板的背面以低溫外延工藝制作多層第二導(dǎo)電型雜質(zhì)層；(c)再于第一導(dǎo)電型基板的背面以低溫外延工藝制作一第一導(dǎo)電型雜質(zhì)層；(d)于第一導(dǎo)電型基板底部表面制作一集極金屬層。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

通過本發(fā)明由于場截止層(背面場欄)在正面金屬完成之后制作，因此可以減少工序，降低成本。

另外，通過本發(fā)明的方法，可以制作多層具有不同雜質(zhì)摻雜濃度的場截止層，有效提高崩潰電壓。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1-圖5為依據(jù)本發(fā)明一實施例的絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫氧化制作方法各步驟的側(cè)視圖；

圖6為本發(fā)明一實施例的絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫氧化制作方法流程圖。

其中，附圖標(biāo)記

10n型基板

60正面元件

62正面金屬層

20a-20d摻磷單晶硅層

30摻硼單晶硅層

80集極金屬層

s10-s16步驟

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

參見圖1-圖5，為依據(jù)本發(fā)明一實施例的絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫氧化制作方法各步驟的側(cè)視圖。另外，參見圖6，為依據(jù)本發(fā)明一實施例的絕緣柵雙極晶體管的場截止層的低溫氧化制作方法流程圖。如圖6所示，本發(fā)明的方法包含下列步驟：(s10)提供一第一導(dǎo)電型基板，并在該第一導(dǎo)電型基板的一正面制作絕緣柵雙極晶體管的正面元件及正面金屬層；(s12)于第一導(dǎo)電型基板的背面以低溫外延工藝制作多層第二導(dǎo)電型雜質(zhì)層；(s14)再于第一導(dǎo)電型基板的背面以低溫外延工藝制作一第一導(dǎo)電型雜質(zhì)層；(s16)于第一導(dǎo)電型基板底部表面制作一背部金屬層。下面即配合圖1-5詳細(xì)說明上述步驟的細(xì)節(jié)。

如圖1所示，首先在一n型基板10上依據(jù)傳統(tǒng)工藝完成mosfet正面元件60，及正面金屬層62。隨后如圖2所示，在該n型基板10進行背面研磨，并且進行應(yīng)變?nèi)コ凉袂治g(stressreleasewetetch)及潔凈(clean)步驟，以薄化n型基板10，其中該n型基板10在薄化之后所剩余的厚度和此igbt元件所設(shè)計的耐壓相關(guān)。在薄化n型基板10之后，隨即以低溫外延工藝，例如以電漿增強化學(xué)氣相沉積法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,簡稱pecvd)在n型基板10的背面制作多層摻磷單晶硅層20a-20d。pecvd是反應(yīng)氣體從等離子場中獲得能量，激發(fā)并增強化學(xué)反應(yīng)，從而實現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的技術(shù)。電漿增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)使用射頻(radio-frequency，簡稱rf)電源供應(yīng)器提供rf電磁波產(chǎn)生電漿，使其為輔助能量，使得化學(xué)沉積的反應(yīng)溫度得以降低。在圖3所示的工藝中，此pecvd工藝的反應(yīng)溫度在攝氏600度之下，以避免影響正面金屬層62。

如圖3所示，在pecvd工藝之后，例如可以制作四層雜質(zhì)濃度不同的摻磷單晶硅層20a-20d，且此四層摻磷單晶硅層20a-20d作為此絕緣柵雙極晶體管的場截止層。此四層摻磷單晶硅層20a-20d較佳者為沿著背面向深度方向濃度逐漸降低；換言之摻磷單晶硅層20d的濃度最高，其次為摻磷單晶硅層20c，再其次為摻磷單晶硅層20c，而摻磷單晶硅層20a的濃度最低。此外，此四層摻磷單晶硅層20a-20d的雜質(zhì)濃度的范圍為1x10¹³cm^-3至1x10¹⁶cm^-3；也就是說，摻磷單晶硅層20d的濃度最高，但是濃度仍低于1x10¹⁶cm^-3；摻磷單晶硅層20a的濃度最低，但是濃度仍高于1x10¹³cm^-3，以達成元件所需功效。

如圖4所示，在制作完成摻磷單晶硅層20a-20d，再于n型基板10背面以低溫外延工藝，例如以pecvd工藝制作一摻硼單晶硅層30，此pecvd工藝的反應(yīng)溫度在攝氏600度之下，以避免影響正面金屬層62。

如圖5所示，最后在n型基板10底部制作一背部金屬層，以作為此絕緣柵雙極晶體管的集極金屬層80，此集極金屬層80的材質(zhì)可以(但是不限于)鋁(al)、氮化鈦(tin)、或是鎢(w)。

通過上述的工藝，由于場截止層(背面場欄)在正面金屬完成之后制作，因此可以減少工序，降低成本。

另外，通過本發(fā)明的方法，可以制作多層具有不同雜質(zhì)摻雜濃度的場截止層，有效提高崩潰電壓。

上述的實施例僅為本發(fā)明部分實施方式說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知本發(fā)明仍有其余實施方式，例如上述的n型基板10可由p型基板取代，而連帶的n型摻雜由p型摻雜取代、p型摻雜由n型摻雜取代，仍可達成本發(fā)明功效。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。