[發明專利]一種帶緩沖層的低壓IGBT及其制作方法

在審

• 申請號: 201310085560.7
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103839989A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 田曉麗;朱陽軍;吳振興;陸江
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;上海聯星電子有限公司;江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域，特別涉及一種帶緩沖層的低壓IGBT及其制作方法。

背景技術

IGBT是當今功率半導體中最重要的器件之一，集MOSFET和雙極晶體管的眾多優點，在電網、軌道交通、電動汽車、工業變頻、家電領域獲得了廣泛的應用。目前對于600V的低壓IGBT有的采用PT技術，即穿通型IGBT。它是在均勻摻雜的厚度約為300-500um的P+型硅襯底片上，外延生長N+型緩沖層，再在N+緩沖層上外延生長N-漂移區，然后在N-漂移區上制作所需要的正面結構。IGBT的耐壓與N-漂移區的厚度相關，600V的IGBT器件需要的N-漂移區厚度大概在60-70um左右。

這種制作方法存在一個很大的弊端：

1、外延層的厚度越大，難度越大。600V?PT-IGBT二次外延的N-漂移區厚度大概在60-70um左右，這從外延工藝、設備、外延層質量和器件性能來說，都存在著一定的問題；

2、外延層電阻率越高、厚度越厚，成本也就越高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種帶緩沖層的低壓IGBT及其制作方法，解決了現有技術中低壓IGBT的基底材料外延厚度大和制作難度高的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種帶緩沖層的低壓IGBT，包括P+型襯底、N+緩沖層、N-漂移區和正面結構，所述N+緩沖層在所述P+型襯底上，所述N-漂移區在所述N+緩沖層上，所述正面結構在所述N-漂移區的上方。

進一步地，所述正面結構包括P型基區、N-發射極、柵氧層、多晶硅柵層、鈍化層和正面金屬；其中，所述P型基區在所述N-漂移區的內部；所述N-發射極在所述P型基區內，并在所述柵氧層下；所述柵氧層在所述多晶硅柵層下；所述鈍化層在所述多晶硅柵層上；所述正面金屬在所述鈍化層上。

進一步地，所述鈍化層的物質為氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的一種或幾種。

一種帶緩沖層的低壓IGBT的制作方法，包括如下步驟：

步驟101：在均勻摻雜的P+型襯底上外延生長N+緩沖層，并拋光所述N+緩沖層表面；

步驟102：將N-單晶硅片減薄，并拋光其表面；

步驟103：通過鍵合的方式將所述N+緩沖層與所述N-單晶硅片合成一個整體；

步驟104：在所述N-單晶硅片上制作正面結構。

進一步地，所述正面結構為平面柵或槽型柵。

進一步地，所述鍵合的方法包括如下步驟：

在室溫下將所述N+緩沖層與所述N-單晶硅片的剖光面貼合在一起，經短程的分子間距作用力吸合；將貼合好的所述N+緩沖層與N-單晶硅片在N₂環境下經過高溫退火處理，鍵合成一個整體。

進一步地，所述高溫退火的溫度為1200℃。

進一步地，所述制作平面柵的正面結構的制作方法包括如下步驟：

通入含氧的高溫氣體，在所述N-單晶硅片的表面形成柵氧層；

通過濺射、蒸發或者化學氣相淀積在所述柵氧層上覆蓋一層多晶硅柵層；

在所述N-單晶硅片的表面依次通過離子注入和高溫退火，形成P型基區；

通過蒸發、濺射、物理氣相淀積或者化學氣相淀積的方法在所述N-單晶硅片的表面形成氧化硅，然后刻蝕部分所述氧化硅，再通過濺射或者蒸發在所述N-單晶硅片的表面覆蓋正面金屬，經刻蝕，將有源區金屬與終端區的金屬場板隔斷，形成N-發射極；

通過濺射、蒸發或者化學氣相淀積在所述正面金屬的金屬層上覆蓋一層鈍化層。

所述制作溝槽柵的正面結構的制作方法包括如下步驟：

在所述N-單晶硅片的表面刻蝕部分絕緣介質，形成一窗口區域，在所述窗口區域的地方形成溝槽；

通入含氧的高溫氣體，在所述N-單晶硅片的表面和所述溝槽內形成柵氧層；

通過濺射、蒸發或者化學氣相淀積在所述柵氧層上覆蓋一層多晶硅柵層；

在所述N-單晶硅片的表面依次通過離子注入和高溫退火，形成P型基區；

通過蒸發、濺射、物理氣相淀積或者化學氣相淀積的方法在所述N-單晶硅片的表面形成氧化硅，然后刻蝕部分所述氧化硅，再通過濺射或者蒸發在所述N-單晶硅片的表面覆蓋正面金屬，經刻蝕，將有源區金屬與終端區的金屬場板隔斷，形成N-發射極；

通過濺射、蒸發或者化學氣相淀積在所述正面金屬的金屬層上覆蓋一層鈍化層。