[發(fā)明專利]絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310379443.1
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN104425246B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘圣榮;周東飛;鄧小社;王根毅
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 鄧云鵬

1.一種絕緣柵雙極型晶體管，包括外圍的終端結(jié)構(gòu)和被所述終端結(jié)構(gòu)包圍的有源區(qū)，所述絕緣柵雙極型晶體管的襯底為N型襯底，所述N型襯底背面設(shè)有P型區(qū)，所述P型區(qū)背面設(shè)有背面金屬結(jié)構(gòu)，終端結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有終端保護(hù)環(huán)，有源區(qū)的所述襯底正面設(shè)有多晶硅柵，襯底上所述多晶硅柵的兩側(cè)設(shè)有側(cè)墻，所述襯底上設(shè)有覆蓋所述多晶硅柵和側(cè)墻的層間介質(zhì)，所述層間介質(zhì)上覆蓋有金屬引線層，其特征在于，

有源區(qū)的所述襯底內(nèi)設(shè)有N型的載流子增強(qiáng)區(qū)，所述載流子增強(qiáng)區(qū)內(nèi)設(shè)有P型體區(qū)，所述P型體區(qū)內(nèi)設(shè)有N型重?fù)诫s區(qū)，所述N型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)設(shè)有P型重?fù)诫s區(qū)，所述P型重?fù)诫s區(qū)表面形成有向內(nèi)凹陷的凹坑區(qū)域，所述凹坑區(qū)域形成于所述P型重?fù)诫s區(qū)的區(qū)域內(nèi)、從而使得凹坑區(qū)域位置處的P型重?fù)诫s區(qū)表面低于凹坑區(qū)域兩側(cè)的P型重?fù)诫s區(qū)表面，所述凹坑區(qū)域相對(duì)于兩側(cè)的襯底向內(nèi)凹陷的深度為0.15微米～0.3微米。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)為硅、碳化硅、砷化鎵、磷化銦或鍺硅中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)為晶向<100>的單晶硅。

4.一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括：

提供襯底，在所述襯底的正面形成場氧層，用終端保護(hù)環(huán)光刻版光刻并刻蝕所述場氧層，并向被刻蝕開的區(qū)域下面的襯底內(nèi)注入P型離子，形成終端保護(hù)環(huán)；

用有源區(qū)光刻版光刻并刻蝕掉有源區(qū)區(qū)域的所述場氧層，并在場氧層被刻蝕掉的所述襯底上淀積多晶硅，在淀積的多晶硅上形成保護(hù)層，再用多晶硅光刻版光刻并刻蝕掉多余的多晶硅和保護(hù)層，形成多晶硅柵；

用P阱光刻版光刻并刻蝕開所述多晶硅柵，并向被刻蝕開的多晶硅柵下面的襯底內(nèi)注入N型離子，再推結(jié)后形成載流子增強(qiáng)區(qū)；

用所述P阱光刻版光刻并向載流子增強(qiáng)區(qū)內(nèi)注入P型離子，推結(jié)后形成P型體區(qū)；

借助多晶硅柵向P型體區(qū)內(nèi)進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)注入N型離子，推結(jié)后形成N型重?fù)诫s區(qū)；

在多晶硅柵兩側(cè)形成側(cè)墻，再向所述N型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)注入P型離子，推結(jié)后形成P型重?fù)诫s區(qū)；

去除所述保護(hù)層后向所述多晶硅柵進(jìn)行多晶硅注入摻雜；

形成層間介質(zhì)，進(jìn)行絕緣柵雙極型晶體管的正面金屬化工藝，進(jìn)行背面減薄、P型離子注入及退火工藝，及進(jìn)行絕緣柵雙極型晶體管的背面金屬化工藝。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述在多晶硅柵兩側(cè)形成側(cè)墻的步驟之后，向所述N型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)注入P型離子的步驟之前，還包括對(duì)所述N型重?fù)诫s區(qū)進(jìn)行刻蝕形成凹坑區(qū)域的步驟，所述凹坑區(qū)域向內(nèi)凹陷的深度相對(duì)于兩側(cè)的襯底為0.15微米～0.3微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述在淀積的多晶硅上形成保護(hù)層的步驟包括在所述多晶硅表面形成第一氧化層，在所述第一氧化層表面淀積氮化硅層。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述進(jìn)行絕緣柵雙極型晶體管的正面金屬化工藝的工藝之后還包括再向所述P型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)進(jìn)行一次P型離子注入的步驟。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述向被刻蝕開的區(qū)域下面的襯底內(nèi)注入P型離子，形成終端保護(hù)環(huán)的步驟中，所述P型離子為硼離子；所述向被刻蝕開的多晶硅柵下面的襯底內(nèi)注入N型離子的步驟中，所述N型離子為磷離子；所述用P阱光刻版光刻并向載流子增強(qiáng)區(qū)內(nèi)注入P型離子的步驟中，所述P型離子為硼離子；所述借助多晶硅柵向P型體區(qū)內(nèi)進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)注入N型離子的步驟中，所述N型離子為砷離子；所述向N型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)注入P型離子的步驟中，所述P型離子為硼離子；所述去除保護(hù)層后向所述多晶硅柵進(jìn)行多晶硅注入摻雜的步驟中，注入的離子為磷離子。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述在多晶硅柵兩側(cè)形成側(cè)墻的步驟包括：淀積第二氧化層、然后通過腐蝕去除多余的所述第二氧化層，剩余的第二氧化層形成所述側(cè)墻。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述進(jìn)行絕緣柵雙極型晶體管的正面金屬化工藝的步驟包括用接觸孔光刻版光刻并刻蝕出接觸孔，并在所述層間介質(zhì)上濺射導(dǎo)電金屬，之后采用金屬光刻版光刻并刻蝕濺射的金屬形成覆蓋所述層間介質(zhì)的金屬引線層。