[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201310379443.1
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104425246B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 鐘圣榮;周東飛;鄧小社;王根毅
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 鄧云鵬

技術領域

本發明涉及半導體器件的制造方法，特別是涉及一種絕緣柵雙極型晶體管，還涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。

背景技術

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管（BJT）和金屬氧化物半導體場效應管（MOS）組成的功率半導體器件。

降低IGBT器件的導通壓降，能夠獲得更好的電性能。

發明內容

基于此，為了解決傳統絕緣柵雙極型晶體管導通壓降過高的問題，有必要提供一種低導通壓降的絕緣柵雙極型晶體管。

一種絕緣柵雙極型晶體管，包括外圍的終端結構和被所述終端結構包圍的有源區，所述絕緣柵雙極型晶體管的襯底為N型襯底，所述N型襯底背面設有P型區，所述P型區背面設有背面金屬結構，終端結構內設有終端保護環，有源區的所述襯底正面設有多晶硅柵，襯底上所述多晶硅柵的兩側設有側墻，所述襯底上設有覆蓋所述多晶硅柵和側墻的層間介質，所述層間介質上覆蓋有金屬引線層，有源區的所述襯底內設有N型的載流子增強區，所述載流子增強區內設有P型體區，所述P型體區內設有N型重摻雜區，所述N型重摻雜區內設有P型重摻雜區，所述P型重摻雜區表面形成有向內凹陷的凹坑區域，所述凹坑區域相對于兩側的襯底向內凹陷的深度為0.15微米～0.3微米。

在其中一個實施例中，所述襯底的材質為硅、碳化硅、砷化鎵、磷化銦或鍺硅中的一種。

在其中一個實施例中，所述襯底的材質為晶向<100>的單晶硅。

本發明還提供一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。

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，用終端保護環光刻版光刻并刻蝕所述場氧層，并向被刻蝕開的區域下面的襯底內注入P型離子，形成終端保護環；用有源區光刻版光刻并刻蝕掉有源區區域的所述場氧層，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層，再用多晶硅光刻版光刻并刻蝕掉多余的多晶硅和保護層，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注入N型離子，再推結后形成載流子增強區；用所述P阱光刻版光刻并向載流子增強區內注入P型離子，推結后形成P型體區；借助多晶硅柵向P型體區內進行自對準注入N型離子，推結后形成N型重摻雜區；在多晶硅柵兩側形成側墻，再向所述N型重摻雜區內注入P型離子，推結后形成P型重摻雜區；形成層間介質，進行絕緣柵雙極型晶體管的正面金屬化工藝，進行背面減薄、P型離子注入及退火工藝，及進行絕緣柵雙極型晶體管的背面金屬化工藝。

在其中一個實施例中，所述在多晶硅柵兩側形成側墻的步驟之后，向所述N型重摻雜區內注入P型離子的步驟之前，還包括對所述N型重摻雜區進行刻蝕形成凹坑區域的步驟，所述凹坑區域向內凹陷的深度相對于兩側的襯底為0.15微米～0.3微米。

在其中一個實施例中，所述在淀積的多晶硅上形成保護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。

在其中一個實施例中，所述進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型重摻雜區內進行一次P型離子注入的步驟。

在其中一個實施例中，所述向被刻蝕開的區域下面的襯底內注入P型離子，形成終端保護環的步驟中，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區內注入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型體區內進行自對準注入N型離子的步驟中，所述N型離子為砷離子；所述向N型重摻雜區內注入P型離子的步驟中，所述P型離子為硼離子；所述去除保護層后向所述多晶硅柵進行多晶硅注入摻雜的步驟中，注入的離子為磷離子。

在其中一個實施例中，所述在多晶硅柵兩側形成側墻的步驟包括：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墻。

在其中一個實施例中，所述進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，并在所述層間介質上濺射導電金屬，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的金屬引線層。