[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 201310363328.5
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103413761A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 吳健;高東岳
• 申請（專利權）人: 上海北車永電電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/28;H01L29/739
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法。

背景技術

近年來，隨著集成電路的發展，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱IGBT)器件因為其具有牽引力強，功耗低的特點在高速動車，大型機械設備等領域需求大增。IGBT是由一個平面結構的MOS管驅動一個垂直的雙極晶體管工作。其中MOS器件的源端和垂直PNP晶體管的發射極端短路在一起。

圖1和圖2分別是傳統NMOS+SPNP和PMOS+SNPN型IGBT的結構示意圖。如圖1所示，該NMOS+SPNP型IGBT包括位于N-外延層1中的P-阱2、發射極金屬電極3、溝槽型柵極區4、N+型摻雜區5和P+型摻雜區6。

N+型摻雜區5和P+型摻雜區6位于P-阱2中，該N+型摻雜區5和該P+型摻雜區6連接形成PN結，且P+型摻雜區6的摻雜深度和該N+型摻雜區5的摻雜深度相同。發射極金屬電極3的一端位于N+型摻雜區5和P+型摻雜區6中。N+型摻雜區5和P+型摻雜區6的摻雜濃度比P-阱2的摻雜濃度高。溝槽型柵區4環繞P-阱2。

該NMOS+SPNP型IGBT還包括集電極金屬電極7、P+型襯底8、第一柵介質層9、第二柵介質層10和柵極金屬電極11。

如圖2所示，該PMOS+SNPN型IGBT則只要把上述的N區和P區互換即可。

傳統NMOS+SPNP型IGBT制造工藝流程包括以下步驟：第一步，在P型硅片上生長N-外延；第二步，阱區光刻；第三步，阱注入及擴散；第四步，溝槽光刻；第五步，溝槽刻蝕及柵氧化；第六步，多晶硅淀積及光刻；第七步，多晶硅刻蝕；第八步，源區光刻；第九步，N+源區離子注入及擴散；第十步，發射極光刻；第十一步，P+發射區離子注入及擴散；第十二步，接觸孔形成；第十三步，金屬層淀積，光刻，刻蝕；第十四步，背面減薄，注入及金屬化。而傳統的PMOS+SNPN型IGBT的制造工藝流程，只要把上述的N區和P區互換即可。

現有的IGBT制造流程都是把雙極晶體管的發射極作為一個光刻層來實現，不但延長了開發時間，而且增加了工藝成本。

如何能夠減少工藝開發以及工藝流片的時間，尤其能夠降低開發成本，是需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法，能夠使IGBT的工藝開發周期縮短，工藝成本極大的降低。同時，有效的降低寄生晶體管的放大倍數，抑制閂鎖現象，進而有效的提高IGBT的安全工作區。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，包括以下步驟：

提供第二半導體類型襯底；

在該襯底上生成第一半導體類型外延層；

生成位于外延層中的第二半導體類型阱；

生成位于阱中的第一半導體類型摻雜區；

生成發射極通孔，并采用孔注入的方法通過發射極通孔生成第二半導體類型摻雜區和發射極金屬電極，其中，

該第二半導體類型摻雜區位于上述阱中，該第二半導體類型摻雜區和第一半導體類型摻雜區連接形成PN結，該第二半導體類型摻雜區的摻雜深度比該第一半導體類型摻雜區的摻雜深度深，且

發射極金屬電極的一端位于該第一半導體類型摻雜區中，該第二半導體類型摻雜區與該發射極金屬電極連接，該第二半導體類型摻雜區位于該發射極金屬電極的下方，且

上述第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區的摻雜濃度比上述阱的摻雜濃度高。

本發明的實施方式還公開了一種絕緣柵雙極型晶體管，包括位于第一半導體類型外延層中的第二半導體類型阱、發射極金屬電極、溝槽型柵極區、第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區；

該第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區位于上述阱中，該第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區連接形成PN結，且該第二半導體類型摻雜區的摻雜深度比該第一半導體類型摻雜區的摻雜深度深；

發射極金屬電極的一端位于上述第一半導體類型摻雜區中，上述第二半導體類型摻雜區與該發射極金屬電極連接，并且該第二半導體類型摻雜區位于該發射極金屬電極的下方；

上述溝槽型柵區環繞上述阱；

上述第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區的摻雜濃度比上述阱的摻雜濃度高。

本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于：