專利名稱：一種絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管，尤其涉及一種絕緣;敗雙極型晶體管。 背景4支術(shù)
半導(dǎo)體功率器件正在日新月異地向前發(fā)展著。近年來，繼晶閘管、雙向晶 閘管、可關(guān)斷晶閘管、巨型晶體管等功率器件之后，又出現(xiàn)一類新的成員絕緣 柵雙極晶體管(IGBT)及MOS控制晶閘管(MCT)。這類新型的功率器件具有 較為容易的電壓控制、很強的電流處理能力和良好的高頻工作特征。隨著這類 器件的斷態(tài)電壓耐量不斷提高、通態(tài)電流容量的增大，在范圍廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域 中，必將逐步替代早期的功率器件而成為主宰力量。
通態(tài)壓降及耐壓值是衡量絕緣柵雙極晶體管性能的重要參數(shù)，然而如何在 不損失通態(tài)壓降的情況即在不改變IGBT低功耗特性的情況下提高其耐壓值是 目前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明絕緣柵雙極型晶體管，通過在柵極氧 化層下方的N-型襯底上增加了 一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型 晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入 形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵 極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間 的N+阱區(qū)，位于N-村底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下 方的N-型襯底上增加了 一個濃P型阱區(qū)。
本發(fā)明絕緣柵雙極型晶體管與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果通過在 柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵 雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。
圖l是本發(fā)明第一實施例截面圖。
圖2是本發(fā)明第二實施例截面圖。
圖3是本發(fā)明IGBT與傳統(tǒng)IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫 軸)曲線對比圖。
圖4是本發(fā)明IGBT與傳統(tǒng)IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫 軸)曲線對比圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明絕緣柵雙極型晶體管作進一步描述。 第一實施例請參照圖1、圖3及圖4， 一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括 在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的村底，形成在襯底表面的一冊極氧 化層2,淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極l,形成在柵極氧化層與N-襯底之間 的p+阱區(qū)3及位于p+P并區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)4，位于N-村底下方的背 面注入?yún)^(qū)5，位于注入?yún)^(qū)下方的集電才及7及位于4冊+及氧化層上方的發(fā)射才及6，所 述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型村底上增加了一個 濃P型阱區(qū)8 ，多晶硅柵極之間的間隙小于p阱區(qū)的橫向?qū)挾取?所述濃P型阱區(qū)8位于柵極氧化層正中央下方，其由高濃度的p+離子注入形成在多晶硅光刻后的多晶硅柵下方的襯底內(nèi)，所述P+阱區(qū)3由高濃度的p+離 子注入形成在多晶光刻后的光刻區(qū)域內(nèi)，接著進行擴散，隨后在光刻區(qū)進行濃
N+離子注入形成N+阱區(qū)。N+阱區(qū)形成后接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻 及正面蒸鍍金屬膜形成發(fā)射極。
接著再進行襯底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度p+離子注入形成 注入?yún)^(qū)，最后在背面蒸鍍金屬膜形成集電極。
圖3中A為傳統(tǒng)IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖， B為本發(fā)明IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖。由圖3 可知，正向?qū)〞r集電極電流為0. 00003A對應(yīng)的集電極電壓即為通態(tài)壓降 Vce(on),圖中兩曲線對比可以看出兩種結(jié)構(gòu)的通態(tài)壓降Vce(on)差異小于3%基 本可以忽略。也就是證明了在相同器件尺寸的條件下本發(fā)明結(jié)構(gòu)的IGBT結(jié)構(gòu)相 比傳統(tǒng)的IGBT結(jié)構(gòu)在正向通態(tài)壓降Vce (on)方面幾乎沒有變化。
圖4中Al為傳統(tǒng)IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線 圖，Bl為本發(fā)明IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖，由 圖中可知，反向關(guān)斷時集電極電流為3e-IOA所對應(yīng)的集電極電壓即為器件的擊 穿電壓或耐壓，由圖中兩曲線對比可以看出本發(fā)明的IGBT結(jié)構(gòu)提高了 10%以上 的器件反向擊穿電壓。
第二實施例請參照圖2、圖3及圖4， 一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括 在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的村底，形成在襯底表面的柵-極氧 化層2,淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極l,形成在柵極氧化層與N-襯底之間 的p+阱區(qū)3及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)4,位于N-襯底下方的背 面注入?yún)^(qū)5，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極7及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極6，所述多晶硅4冊極為非連續(xù)的兩部分，在棚-極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個 濃P型阱區(qū)8。
所述濃P型阱區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙大于p 阱區(qū)的4黃向?qū)挾取?br>
所述濃P型阱區(qū)8由高濃度的p+離子注入形成在多晶硅光刻后的多晶硅柵 下方的襯底內(nèi)，所述p+阱區(qū)3由高濃度的p+離子注入形成在多晶光刻后的光刻 區(qū)域內(nèi)，接著進行擴散，隨后在光刻區(qū)進行濃N+離子注入形成N+阱區(qū)。
N+阱區(qū)形成后接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻及正面蒸鍍金屬膜形 成發(fā)射極。
接著再進行襯底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度P+離子注入形成 注入?yún)^(qū)，最后在背面蒸鍍金屬膜形成集電極。
圖3中A、 B分別為傳統(tǒng)IGBT與本發(fā)明IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸) 電壓(橫軸)曲線圖，由圖3可知，正向?qū)〞r集電極電流為0.00003A對應(yīng)的 集電極電壓即為通態(tài)壓降Vce (on),從圖中兩曲線對比可以看出兩種結(jié)構(gòu)的通態(tài) 壓降Vce(on)差異小于3%基本可以忽略。也就是證明了在相同器件尺寸的條件變化。
圖4中Al、 Bl分別為傳統(tǒng)IGBT與本發(fā)明IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱 軸)電壓(橫軸)曲線圖，由圖中可知，反向關(guān)斷時集電極電流為3e-IOA所對 應(yīng)的集電^L電壓即為器件的擊穿電壓或耐壓，由圖中兩曲線對比可以看出本發(fā) 明的IGBT結(jié)構(gòu)提高了 10%以上的器件反向擊穿電壓。
本發(fā)明絕緣柵雙極型晶體管，通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了 其耐壓值。
權(quán)利要求
1、一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，其特征在于所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)。
2、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述濃P型阱 區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙小于p阱區(qū)的橫向?qū)挾取?br>
3、 如權(quán)利要求l所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述濃P型阱 區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙大于p阱區(qū)的橫向?qū)挾取?br>
4、 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述p+ 阱區(qū)由高濃度的p+離子注入形成在對多晶硅光刻后的光刻區(qū)域內(nèi)，接著進行擴 散，隨后在光刻區(qū)進行濃N+離子注入形成N+阱區(qū)。
5、 如權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于N+阱區(qū)形成后 接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻及正面蒸鍍金屬膜形成發(fā)射極。
6、 如權(quán)利要求5所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于接著再進行襯 底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度p+離子注入形成注入?yún)^(qū)，最后在背 面蒸鍍金屬膜形成集電極。
全文摘要
本發(fā)明一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)；其通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。
文檔編號H01L29/66GK101667592SQ20091010180
公開日2010年3月10日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者屈志軍, 祥 曾 申請人:無錫鳳凰半導(dǎo)體科技有限公司