一种igbt的制作方法

文档序号:7029246阅读:296来源:国知局
专利名称:一种igbt的制作方法
一种IGBT的制作方法技术领域
本发明属于半导体器件制造技术领域,特别涉及一种IGBT的制作方法。
技术背景
众所周知,闩锁效应是限制功率半导体器件中的栅控晶体管的工作电流的主要因 素。如果形成于η+源区下的ρ-阱通道流动的空穴流增加,导致ρ-阱和源区间存在一电压 差。当电压差高于某一定值时(约0. 7V),即通常所指寄生的NPN管的发射极与基极正偏, 栅控晶体管中的寄生晶体管便开始工作,器件发生闩锁。闩锁不仅使器件的栅失去控制功 能,严重时,器件的电流不断增强导致芯片的温度升高直至烧毁。
图IA和图IB为绝缘栅双极型晶体管IGBT的结构原理以及发生闩锁效应时 的信号流向图。以图IA和图IB所示的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为例讲述闩锁 效应的原理,IGBT器件闩锁效应发生在器件寄生的NPN管被触发处于放大工作状态, 当IGBT器件集电极端出现的小信号AIe经过晶闸管的反馈回路,PNP管的基极信号电 流变为α NPN/ (1-α ΝΡΝ) * α ΡΝΡ* Δ IC ;此信号经过PNP管放大至1/ (1_ α ΡΝΡ)倍。则
权利要求
1.一种IGBT的制作方法,包括以下步骤A 提供一具有轻掺杂第二导电类型杂质离子的衬底;B 在所述衬底上依次形成第一绝缘层和多晶硅层;C:在多晶硅层上形成光刻胶图形,用于限定阱区,然后用光刻胶图形作掩模,除去多晶娃;其特征在于,所述制作方法还包括如下步骤D 用残留的被光刻胶覆盖的多晶硅层作掩模,进行第一导电类型杂质离子注入;E 通过湿法横向刻蚀部分多晶硅层,再去除光刻胶,形成栅多晶硅层;F 对第一导电类型杂质离子进行扩散,形成重掺杂的第一导电类型的阱区;G 在阱区上形成源区光罩,以源区光罩与栅多晶硅层为掩模,注入第二导电类型杂质 离子,在阱区中形成源区;H:在栅多晶硅层上形成第二绝缘层将其包裹,在源区、阱区与包裹有第二绝缘层的栅 多晶硅层上形成IGBT的正面结构;I 在所述衬底形成第一绝缘层的一面的相对面上形成集电极区。
2.如权利要求1所述的IGBT的制作方法,其特征在于,所述衬底包括第二半导体层和 位于第二半导体层之上的第一半导体层,所述第二半导体层具有重掺杂的第一导电类型杂 质离子,所述第一半导体层具有轻掺杂的第二导电类型杂质离子。
3.如权利要求2所述的IGBT的制作方法,其特征在于,所述集电极区为第二半导体层 以及与第二半导体层形成欧姆接触的金属层。
4.如权利要求2所述的IGBT的制作方法,其特征在于,所述第一半导体层和第二半导 体层之间还形成有重掺杂的第二导电类型杂质离子的缓冲层。
5.如权利要求1所述的IGBT的制作方法,其特征在于,所述衬底为单晶硅。
6.如权利要求5所述的IGBT的制作方法,其特征在于,所述集电极区的形成方法如下 在形成第一绝缘层的一面的相对面上减薄所述单晶,然后向被减薄的一面注入第一导电类 型杂质离子、生长或沉积电极金属层。
7.如权利要求6所述的IGBT的制作方法,其特征在于,在注入第一导电类型杂质离子 之前还具有如下步骤向所述单晶被减薄的一面注入重掺杂的第二导电类型杂质离子,以 形成重掺杂的第二导电类型的缓冲层。
8.如权利要求1-7任一项所述的IGBT的制作方法,其特征在于,在步骤E和步骤F之 间还包括步骤E2,步骤E2:以所述栅多晶硅层为掩模,注入第一导电类型的杂质离子。
9.如权利要求1-7任一项所述的IGBT的制作方法,其特征在于,步骤D中,将第一导 电类型杂质离子注入阱区,要求在能量为40Kev至60Kev下进行注入,注入的倾斜角度是6 至8度,形成浓度为4E15/cm2至6E15/cm2的阱区。
10.如权利要求1-7任一项所述的IGBT的制作方法,其特征在于,步骤E中,湿法横向 蚀刻的速率为50至90埃/秒,湿法横向蚀刻的时间为15至30分钟。
全文摘要
本发明提供了一种IGBT的制作方法。本发明利用多晶硅层作为两次掩模得到具有改善闩锁效应的IGBT,第一次多晶硅层作掩模时,注入第一导电类型杂质离子,形成重掺杂的阱区;第二次多晶硅层作掩模时,与源区光罩同时作用,注入第二导电类型的杂质离子,形成源区;该作为第二次掩模的多晶硅层是在作为第一次掩模的多晶硅层经过湿法蚀刻得到的,这样使得源区下的阱区浓度保持高而均匀的分布,克服了沟道区的浓度过高而无法形成反型层和阈值过高的问题,同时省略传统工艺中的P+阱这层工艺掩模,有利的减小了元胞的尺寸,以及避开了工艺掩模的对准问题。
文档编号H01L21/266GK102034707SQ20091011073
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者任文珍, 朱超群, 钟树理, 陈宇 申请人:比亚迪股份有限公司
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