[發明專利]絕緣柵雙極晶體管結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202010650268.5
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN113809165B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 陳駿盛;方彥程;陳姿含
• 申請（專利權）人: 力晶積成電子制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種絕緣柵雙極晶體管結構及其制造方法，其中該絕緣柵雙極晶體管結構包括基底與第一柵控PNPN二極管。第一柵控PNPN二極管位于基底上。第一柵控PNPN二極管包括第一柵極、第一源極/漏極延伸區與第二源極/漏極延伸區。第一柵極位于基底上。第一源極/漏極延伸區與第二源極/漏極延伸區位于第一柵極兩側的基底中。

技術領域

本發明涉及一種半導體元件及其制造方法，且特別是涉及一種絕緣柵雙極晶體管(insulated?gate?bipolar?transistor，IGBT)結構及其制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是目前業界經常使用到的功率晶體管，其結合了金屬氧化物半導體場效晶體管(metal-oxide-semiconductor?field?effect?transistor，MOSFET)的絕緣柵結構及雙極結晶體管(bipolar?junction?transistor，BJT)的導通特性，因此具有高輸出電流及高輸入阻抗的雙重優點。

然而，由于現行絕緣柵雙極晶體管的制作工藝無法與金屬氧化物半導體(MOS)元件的制作工藝進行整合，因此大幅地增加制作工藝的復雜度。

發明內容

本發明提供一種絕緣柵雙極晶體管結構及其制造方法，其可與金屬氧化物半導體元件的制作工藝進行整合，進而降低制作工藝復雜度。

本發明提出一種絕緣柵雙極晶體管結構，包括基底與第一柵控PNPN二極管(gatedPNPN?diode)。第一柵控PNPN二極管位于基底上。第一柵控PNPN二極管包括第一柵極、第一源極/漏極延伸區(source/drain?extension，SDE)與第二源極/漏極延伸區。第一柵極位于基底上。第一源極/漏極延伸區與第二源極/漏極延伸區位于第一柵極兩側的基底中。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，第一柵控PNPN二極管還可包括第一介電層、第一間隙壁與第二間隙壁。第一介電層位于第一柵極與基底之間。第一間隙壁與第二間隙壁位于第一柵極的兩側壁上。第一源極/漏極延伸區與第二源極/漏極延伸區可分別位于第一間隙壁與第二間隙壁下方。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，第一柵控PNPN二極管可還包括第一區、第二區、第三區與第四區。第一區、第二區、第三區與第四區位于基底中。第一區與第三區可為第一導電型。第二區、第四區、第一源極/漏極延伸區與第二源極/漏極延伸區可為第二導電型。在第一區與第二區之間、在第二區與第三區之間以及在第三區與第四區之間可分別具有PN結。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，在第二區與第三區之間的PN結可位于第一柵極的正下方或位于第一柵極的一側。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，第一區可包括第一摻雜區。第二區可包括第一阱區。第三區可包括第二阱區與第二摻雜區。第四區可包括第三摻雜區。第一摻雜區位于第一阱區中。第二摻雜區與第三摻雜區位于第二阱區中。第二摻雜區與第三摻雜區可為短路連接。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，第二區還可包括第四摻雜區。第四摻雜區位于第一阱區中。第一阱區可包覆第一摻雜區與第四摻雜區。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，第四摻雜區更可位于第二阱區中。

依照本發明的一實施例所述，在上述絕緣柵雙極晶體管結構中，還可包括隔離結構。隔離結構位于第一摻雜區與第四摻雜區之間的基底中。