[發明專利]一種具有場截止結構的IGBT及其制造方法

有效

• 申請號: 201310033819.3
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103972280A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周炳;劉曉萌;郝建勇
• 申請（專利權）人: 蘇州同冠微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本發明涉及一種功率器件領域，特別涉及一種具有場截止構造的IGBT。

背景技術

IGBT即絕緣柵雙極晶體管，是一種有MOSFET(場效應晶體管)與雙極晶體管復合的器件，具有很高的耐壓以及導電能力。

目前已有的IGBT包括平面IGBT和溝槽IGBT兩種。國內對平面IGBT已進行了比較廣泛的研究與試制，傳統的平面IGBT結構其特點是：具有一個水平的MOS管驅動一個垂直的雙極晶體管的結構，但是這種器件Vceon，toff和ttai1等電性能差，產品質量不穩定，工作可靠性較差，經濟性和實用性方面均欠理想。另一方面，形成場截止工藝需要1Mev的高能粒子注入機，這種設備價格昂貴并且維修費用高，使生產成本大大增加。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種具有場截止結構的IGBT，該器件具有良好電性能。

實現本發明第一個目的的技術方案是：本發明從背面到正面依次包括背面金屬層、P+集電極區、N-漂移區、P阱區、第一N+發射極區、第二N+發射極區、柵氧層、絕緣層、電極；第一N+發射極區、第二N+發射極區設置在P阱區內且相互隔開；電極的左側設有柵氧層和絕緣層結構，電極的右側也設有柵氧層和絕緣層結構，絕緣層將柵氧層與電極隔開；左側的柵氧層與N-漂移區、P阱區、第一N+發射極區的部分相連；右側的柵氧層與N-漂移區、P阱區、第二N+發射極區的部分相連；柵氧層與絕緣層之間設有多晶硅層；P+集電極區設有溝槽；所述P+集電極區與N-漂移區之間通過離子注入設有N+緩沖區。

上述N-漂移區為硅片。

本發明的第二個目的是提供一種具有場截止結構的IGBT的制造方法，該制造方法能有效降低企業成本。

實現本發明第二個目的的技術方案是：本發明包括正面制作步驟和背面制作步驟；以下為背面制作步驟：

a、正面結構的制備完成后，在硅片背面刻蝕溝槽；

b、通過光刻膠做掩膜，在背面進行P離子注入，在N-漂移區和P+集電極區之間形成N+緩沖區，然后激光退火；

c、沉積二氧化硅，然后進行化學機械拋光；

d、進行B離子注入，退火；

e、利用磁控濺射機臺在背面鍍1-3μm的背面金屬層。

上述步驟a中，在對硅片背面進行刻蝕溝槽之前，需對硅片背面進行減薄處理。

上述步驟a中，背面刻蝕溝槽深度范圍在0.8-1μm。

上述步驟b中，P離子注入能量為50Kev，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3。

上述步驟a和步驟b的具體制備方法為：先利用光刻工藝，在硅片背面形成間隔排列的光刻膠圖案，進行離子注入工藝，形成N+緩沖區，之后去除光刻膠。

上述步驟c中，沉積1μm的二氧化硅膜厚。

上述步驟c中，化學機械拋光將硅片突出的部分與溝槽中沉積的二氧化硅相平。

本發明具有積極的效果：(1)本發明在P+集電極區與N-漂移區之間通過離子注入技術設有N+緩沖區，有效的提高了IGBT的電性能；(2)本發明取消了高能離子注入機的使用，節約了制造成本。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為本發明的制備流程圖；

圖2為本發明背面溝槽結構示意圖；

圖3為本發明中P離子注入后所形成的N+緩沖區示意圖；

圖4為本發明制作完成后的結構示意圖。

具體實施方式

見圖2至圖4，本發明從背面到正面依次包括背面金屬層13、P+集電極區10、N-漂移區8、P阱區7、第一N+發射極區5、第二N+發射極區6、柵氧層4、絕緣層2、電極1；第一N+發射極區5、第二N+發射極區6設置在P阱區7內且相互隔開；電極1的左側設有柵氧層4和絕緣層2結構，電極1的右側也設有柵氧層4和絕緣層2結構，絕緣層2將柵氧層4與電極1隔開；左側的柵氧層4與N-漂移區8、P阱區7、第一N+發射極區5的部分相連；右側的柵氧層4與N-漂移區8、P阱區7、第二N+發射極區6的部分相連；柵氧層4與絕緣層2之間設有多晶硅層3；P+集電極區10設有溝槽9；所述P+集電極區10與N-漂移區8之間通過離子注入設有N+緩沖區11；所述N-漂移區8為硅片。

本發明包括正面制作步驟和背面制作步驟；以下為背面制作步驟：

a、正面結構的制備完成后，在硅片背面刻蝕溝槽9；