[實用新型]全自對準(zhǔn)型絕緣柵雙極晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320577670.0
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN203481236U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡強(qiáng);張世勇;王思亮;櫻井建彌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型的涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件，具體為全自對準(zhǔn)型絕緣柵雙極晶體管。

背景技術(shù)

在節(jié)能環(huán)保的大背景下，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）在諸如工業(yè)逆變器、新能源發(fā)電、軌道交通、家用電器等電力電子行業(yè)發(fā)揮著巨大的作用。傳統(tǒng)平面柵型IGBT依然占據(jù)巨大的市場份額，此類IGBT優(yōu)勢在于制作簡單，價格低廉。相較于溝槽柵型IGBT，其主要問題在于JFET效應(yīng)（結(jié)型場效應(yīng)管）所導(dǎo)致的夾緊現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)通壓降較大。

為減小JFET效應(yīng)，提高PIN區(qū)域面積與PNP區(qū)域面積之比是一條有效的途徑，而提高該比值可以通過增加?xùn)艠O寬度（L）或者減小元胞窗口寬度（W）。前者會導(dǎo)致元胞尺寸增大，降低器件產(chǎn)率，并可能導(dǎo)致?lián)舸╇妷簻p小；后者既能改善導(dǎo)通壓降，又能減小元胞尺寸，提高器件產(chǎn)率；因此后者更受大家的親睞。但是受限于光刻精度，元胞窗口的縮小存在限制，如欲進(jìn)一步縮小W，就必須引入更高進(jìn)度的光刻設(shè)備，這將提高器件本身的制作成本。

現(xiàn)在提出了一種無需光刻的自對準(zhǔn)技術(shù)，即側(cè)墻技術(shù)。由于在實際的制作過程中，側(cè)墻工藝之后，還有許多步驟，涉及到高溫、刻蝕等等，會對側(cè)墻的形貌產(chǎn)生影響，從而影響側(cè)墻耐電壓能力。為解決這個問題，專利在側(cè)墻技術(shù)基礎(chǔ)上提出一種具有側(cè)墻保護(hù)功能的新型IGBT器件結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有專利CN201110448456.0、申請日為2011-12-28、名稱為“溝槽絕緣柵型雙極晶體管的制作方法”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為：實用新型提供一種溝槽絕緣柵型雙極晶體管的制作方法，包括步驟：提供襯底，分為有源區(qū)和終端結(jié)構(gòu)區(qū)域；在終端結(jié)構(gòu)區(qū)域開出保護(hù)環(huán)的窗口；通過離子注入和擴(kuò)散工藝在襯底中形成器件保護(hù)環(huán)；在襯底表面形成場氧，完成有源區(qū)定義；在襯底和場氧表面形成溝槽硬掩模層和光刻膠層，并對光刻膠層作圖形化；刻蝕溝槽硬掩模層，露出襯底；在襯底表面淀積側(cè)壁保護(hù)層并回刻，在溝槽硬掩模層的兩側(cè)側(cè)壁處形成保護(hù)側(cè)墻，在襯底表面生長熱氧化層；以溝槽硬掩模層和保護(hù)側(cè)墻為硬掩模，依次刻蝕熱氧化層和襯底，在襯底中形成溝槽，熱氧化層在溝槽頂部邊緣伸入保護(hù)側(cè)墻與襯底之間，形成鳥嘴。

上述專利是針對溝槽型IGBT，并不能適用于平面型IGBT，并且上述專利的的保護(hù)側(cè)墻不能起到在工藝中掩膜的作用，其所提到的側(cè)墻保護(hù)層實際上仍然是只是側(cè)墻而已，并沒有針對側(cè)墻本身再進(jìn)行保護(hù)。

實用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，現(xiàn)提出一種全自對準(zhǔn)型絕緣柵雙極晶體管。

為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種全自對準(zhǔn)型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：包括有第一導(dǎo)電類型襯底，第一導(dǎo)電類型襯底的正面設(shè)置有第二導(dǎo)電類型基區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)正面設(shè)置有第二導(dǎo)電類型重?fù)絽^(qū)，所述第一導(dǎo)電類型襯底、第二導(dǎo)電類型基區(qū)和第二導(dǎo)電類型重?fù)絽^(qū)均呈“凹”形，在所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)分別設(shè)置在第二導(dǎo)電類型深擴(kuò)散區(qū)?“凹”型的兩凸起端內(nèi)，同時第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)也分別位于第二導(dǎo)電類型重?fù)絽^(qū)的“凹”型的兩凸起端內(nèi)，所述第二導(dǎo)電類型深擴(kuò)散區(qū)的兩凸起端、第二導(dǎo)電類型重?fù)絽^(qū)與所述第一導(dǎo)電類型襯底的兩凸起端齊平與，所述三部分的兩凸起端上由下至上依次設(shè)置有第一絕緣層、多晶硅柵極、第二絕緣層、側(cè)墻保護(hù)層和第三絕緣層，所述第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)上設(shè)置有側(cè)墻絕緣層，所述側(cè)墻絕緣層與第一絕緣層、多晶硅柵極和第二絕緣層的端面接觸；所述第一導(dǎo)電類型襯底的背面設(shè)置有第二導(dǎo)電類型集電區(qū)。

第一導(dǎo)電類型為P型或N型，第二導(dǎo)電類型為P型或N型，所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的類型相異。

所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層均包括氧化硅層、氮化硅層和金屬氧化物層。

所述金屬氧化物層為氧化鋁層、氧化錫層、氧化鎵層、氧化鉍層或氧化鋅層。

所述第二絕緣層和第三絕緣層厚度大于5000A，側(cè)墻保護(hù)層厚度大于100A。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型采用了側(cè)墻及其保護(hù)結(jié)構(gòu)，保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)立能保證側(cè)墻不受損傷，保存完整的形貌，具有更加穩(wěn)定的工藝生產(chǎn)特性和電學(xué)特性表現(xiàn)。

2、本實用新型的側(cè)墻不僅承擔(dān)工藝中掩膜（注入及刻蝕）的作用，而且還是器件的功能組成部分（承受柵極與發(fā)射極之間的電壓），本專利的側(cè)墻可以選用氧化硅，非常方便。