[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201110388471.0
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102394244B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 茍鴻雁
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造及設計領域，更具體地說，本發明涉及一種絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是場效應晶體管(MOSFET)和雙極型晶體管(BJT)相結合的產物。其主體部分與BJT相同，也有集電極和發射極，而控制極的結構卻與MOSFET相同，是絕緣柵結構，也稱為柵極。絕緣柵雙極型晶體管兼有MOS晶體管的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降兩方面的優點。

圖1示意性地示出了根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管的結構。如圖1所示，一般，絕緣柵雙極型晶體管包括集電極C、發射極E以及柵極；其中，P型發射極E外周布置了發射極金屬電極(例如金屬鋁電極)，柵極上布置了柵極電極M(例如金屬鋁電極)；P型發射區E與N型漂移區DR之間存在第一個PN結PN1(即N型摻雜濃度等于P型摻雜濃度)，N型漂移區DR與P型集電區C之間存在第二個PN結PN2；P型發射區C與柵極之間之間存在第三個PN結PN3。

一方面，開態時的電導率是絕緣柵雙極型晶體管的一個重要的電參數；另一方面，擊穿電壓(Breakdown Voltage，BV)是絕緣柵雙極型晶體管的另一個重要的電參數。

具體地說，擊穿電壓的定義為：在襯底底端加正電壓由0至高進行掃描，當電流倍增時的電壓值(電流一般達到1E^-5A/cm²)，即稱為該器件的擊穿電壓，其中在襯底加正電壓時，最下端的第一個PN結PN1正向導通，而由下至上的第二個PN結PN2反向耗盡，其實IGBT的擊穿電壓即為該第二個PN結PN2的反向擊穿電壓。

希望能夠提出一種在提高開態電導率的同時保證關態的擊穿電壓BV特性不會退化的絕緣柵雙極型晶體管。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種氧化硅旁路的絕緣柵雙極型晶體管結構，其能夠提高開態時的電導率，同時在關態時的擊穿電壓BV會保持不變，即在提高開態電導率的同時保證關態的擊穿電壓BV特性不會退化。

根據本發明的第一方面，提供了一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括：集電極、漂移區、發射極以及柵極；其中，在所述發射極中布置了溝槽填充區域，所述溝槽填充區域中自底部到頂部依次填充了氧化物、多晶硅以及金屬，所述金屬形成了溝槽電極；并且所述溝槽電極與所述發射極相連接。所述溝槽底部位于漂移區，且靠近發射極與漂移區的PN結處。

優選地，所述氧化物是氧化硅。

優選地，所述金屬是金屬鋁。

優選地，所述集電極是P型集電極；所述漂移區是N型漂移區；所述發射極是P型發射極。

根據本發明的第二方面，提供了一種絕緣柵雙極型晶體管制造方法，其特征在于包括：首先，在發射極處形成一個溝槽；然后，在溝槽中填充氧化物；此后，在溝槽中淀積多晶硅；最后，在溝槽中淀積金屬以形成溝槽電極，并且使溝槽電極與絕緣柵雙極型晶體管的發射極相連接。

優選地，所述氧化物是氧化硅。

優選地，所述金屬是金屬鋁。

優選地，所述集電極是P型集電極；所述漂移區是N型漂移區；所述發射極是P型發射極。

根據本發明，當溝槽電極接地(0V)，最下端的集電極電極接正電壓時，在N型的漂移區與垂直的旁路氧化硅(溝槽填充區域)界面處會反型出空穴，因此與傳統的結構相比，可以提高發射結處的的空穴濃度；因此在開態時(即絕緣柵雙極型晶體管的柵極打開后)，在集電極上加正壓掃描時，會有更多的空穴參與導電，從而提高了絕緣柵雙極型晶體管開態時的電導率。

附圖說明

結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中：

圖1示意性地示出了根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管的結構。

圖2示意性地示出了根據本發明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的結構。

需要說明的是，附圖用于說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。

具體實施方式

為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。

圖2示意性地示出了根據本發明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的結構。