技术领域本发明涉及半导体制备技术领域，特别是涉及一种场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法。
背景技术：
传统的场截止绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)器件的制备方法通常采用先做正面工艺，然后背部薄片后背注的方式来引入场截止(FS)层，由于要保护正面金属图形，退火温度不能过高(一般不超过450℃)，在这种低温退火条件下，注入FS层的杂质不仅无法推结而且激活率很低，且激活率受温度变化影响很大，无法得到所需浓度分布的场截止层。这些问题会严重影响器件的整体性能。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种能够优化场截止层杂质的浓度分布的场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法。一种场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法，包括：提供P型衬底；分两次向所述P型衬底内注入N型杂质，包括一次砷离子注入和一次磷离子注入，所述磷离子注入的注入能量大于所述砷离子注入的注入能量；进行热推阱，形成N型场截止层；在所述场截止层的第一表面外延形成N型漂移区；形成所述场截止绝缘栅双极晶体管的正面结构；对所述P型衬底进行背面减薄处理；对所述场截止绝缘栅双极晶体管进行背面金属化处理。在其中一个实施例中，所述进行热推阱步骤的同时进行氧化，于形成N型场截止层的同时在所述场截止层的第一表面形成氧化层；所述在所述场截止层的第一表面外延形成N型漂移区的步骤之前还包括去除所述氧化层的步骤。在其中一个实施例中，所述氧化层的厚度为800～3000埃。在其中一个实施例中，还包括在所述P型衬底表面形成氧化层作为注入掩蔽层的步骤，所述向P型衬底内注入N型杂质的步骤注入的离子穿过所述注入掩蔽层进入所述P型衬底；所述在所述场截止层的第一表面外延形成N型漂移区的步骤之前还包括去除所述注入掩蔽层的步骤。在其中一个实施例中，所述注入掩蔽层的厚度为500～1000埃。在其中一个实施例中，所述砷离子注入的注入能量为30千电子伏～80千电子伏，所述磷离子注入的注入能量为120千电子伏～1000千电子伏。在其中一个实施例中，所述提供P型衬底的步骤中P型衬底的电阻率小于0.3Ω*cm，P型杂质浓度大于1*1016cm-3；所述P型衬底在进行背面减薄处理的步骤之后直接作为集电极。在其中一个实施例中，所述对P型衬底进行背面减薄处理的步骤之后还包括向所述P型衬底内注入P型杂质并进行退火的步骤，以降低集电极接触电阻。在其中一个实施例中，所述向P型衬底内注入P型杂质并进行退火的步骤中，退火温度不大于450摄氏度。在其中一个实施例中，所述正面结构包括栅极结构，所述栅极结构是平面栅结构或沟槽栅结构。上述场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法，分别采用一次低能量的砷注入和一次高能量的磷注入，利用两次注入时砷离子和磷离子扩散速率的差异，能够优化场截止层的N型杂质浓度分布。采用该工艺过程，器件背面的场截止层杂质的激活无需使用激光退火，降低了工艺过程对设备的要求，也可以避免全线使用薄片加工工艺，与现行DMOS工艺完全兼容，克服了现有技术的不足，工艺简单、效率高、大大降低了工艺成本。同时，该工艺过程可以通过外延调整场截止层的厚度及浓度分布，通过控制背面减薄程度来控制P型集电极的注入效率，以获得性能更加优越的IGBT器件。附图说明通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为一实施例中场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法的流程图；图2a～图2e为一实施例中采用场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法制备的场截止绝缘栅双极晶体管在制备过程中的剖视图。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。图1是一实施例中场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法的流程图，包括以下步骤：S110，提供P型衬底。衬底10的材质可以为硅、碳化硅、砷化镓或氮化镓中的一种。在本实施例中，衬底10为P型FZ衬底。S120，分两次向P型衬底内注入N型杂质。包括一次砷离子注入和一次磷离子注入，磷离子注入的注入能量大于砷离子注入的注入能量。如图2a所示，将离子注入的一面作为场截止绝缘栅双极晶体管的正面。在其中一个实施例中，砷离子注入的注入能量为30千电子伏～80千电子伏，所述磷离子注入的注入能量为120千电子伏～1兆千电子伏。S130，进行热推阱，形成N型场截止层。对注入了N型杂质后的衬底10进行高温推阱，形成N型场截止层(NBuffer)20，在本实施例中是N-Buffer层。步骤S130完成后器件的结构如图2b所示。S140，在场截止层的第一表面外延形成N型漂移区。第一表面即前述的场截止绝缘栅双极晶体管的正面。在本实施例中外延形成N-漂移区。S150，形成场截止绝缘栅双极晶体管的正面结构。本实施例中，场截止绝缘栅双极晶体管是平面(Planar)栅极场截止绝缘栅双极晶体管，可以用本领域技术人员习知的平面栅极场截止绝缘栅双极晶体管的正面工艺制备其正面结构。参照图2c，步骤S150完成后器件包括漂移区30内的P型体区31，P型体区31内的N+型的发射极32，漂移区30表面的栅氧化层33，栅氧化层33上方的多晶硅栅极34，覆盖栅氧化层33和多晶硅栅极34的氧化物介质层35，以及覆盖器件表面、作为发射极的金属电极36。在其他的实施例中，场截止绝缘栅双极晶体管也可以为沟槽(Trench)栅极场截止绝缘栅双极晶体管。S160，对P″衬底进行背面减薄处理。对衬底10的背面进行减薄，减薄的厚度可以根据设计需求而变化。图2d为步骤S160完成后的器件的剖面示意图。在本实施例中，衬底10选用电阻率小于0.3Ω·cm，P型杂质浓度大于1*16cm-3的P型FZ衬底。减薄处理之后、背面金属化之前，不需要向衬底注入P型杂质并退火以降低背面金属接触电阻，可以直接将衬底10作为集电极。在其他实施例中，也可以采用杂质浓度较低的P型衬底作为衬底10，这种情况下还需要在步骤S160之后、步骤S170之前进行向衬底10内注入P型杂质并进行退火的步骤，以降低集电极接触电阻。退火时为了避免高温影响正面结构中形成的金属，退火过程中的温度应不大于450摄氏度。S170，对场截止绝缘栅双极晶体管进行背面金属化处理。可以采用溅射或蒸发的方式制备场截止绝缘栅双极晶体管的背面金属集电极40，最终得到场截止绝缘栅双极晶体管，如图2e所示。上述场截止绝缘栅双极晶体管的制备方法，分别采用一次低能量的砷注入和一次高能量的磷注入，利用两次注入时砷离子和磷离子扩散速率的差异，能够优化场截止层20的N型杂质浓度分布。采用该工艺过程，器件背面场截止层20的杂质无需使用激光退火进行激活，降低了工艺过程对设备的要求，也可以避免全线使用薄片加工工艺，与现行DMOS工艺完全兼容，克服了现有技术的不足，工艺简单、效率高、大大降低了工艺成本。同时，该工艺过程可以通过外延调整场截止层20的厚度及浓度分布，通过控制背面减薄程度来控制P+集电极的注入效率，以获得性能更加优越的IGBT器件。在其中一个实施例中，由于步骤S120的两次注入工艺容易对衬底10造成损伤，故步骤S130高温推阱的同时进行热氧化，形成N型场截止层20的同时在场截止层20的第一表面形成氧化层，并在步骤S140之前将该氧化层去除，以消除注入损伤。在其中一个实施例中，该氧化层的厚度以为宜。同样为了消除注入损伤，在步骤S120之前，还包括通过热氧化在衬底10正面形成氧化层作为注入掩蔽层的步骤。步骤S120中的两次离子注入是穿过注入掩蔽层进入衬底10。在其中一个实施例中，注入掩蔽层的厚度以为宜。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。