一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET输入级和PNP晶体管输出级复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点控制和响应，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点功率级较为耐用，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。
[0003]寿命控制技术的原理是向器件内部引入空间分布适当的复合中心，以有效减小少子寿命，提高器件开关速度。现有用于高压功率器件的寿命控制技术分为传统寿命控制技术(扩金、扩铂、电子辐照)和局域寿命控制技术(H+，He2+等
[0004]传统寿命控制技术主要有扩散贵金属(扩金和扩铂)和电子辐照两种。这两种技术都是在整个器件中大范围地引入复合中心，通过控制引入复合中心的浓度来调节器件通态功耗与开关功耗的折衷。
[0005]贵金属原子通过硅表面向器件内部扩散形成点缺陷，缺陷的形式有:间隙原子缺陷和替位原子缺陷。替位原子缺陷是贵金属原子将硅原子踢出并取代其位置，这种缺陷是电活性的，是有效的复合中心。贵金属原子通过踢出扩散机制在硅中引入复合中心的过程是:扩散之初，金属原子以间隙原子的形式快速进入半导体中，随后金属间隙原子会踢出并替位硅原子，形成贵金属替位原子和硅间隙原子。这种金属原子与硅原子换位过程是可逆的，只有被踢出的硅间隙原子去除后才能形成稳定的贵金属替位原子，这样才能在整个器件内部引入适当浓度的有效复合中心。由于金、铂原子浓度分布为U型槽结构，这是因为表面区的硅间隙原子因高温外扩散而从硅片中消除掉。金、铂在硅中的扩散有许多复杂的行为特性，很难精确地控制整个扩散过程和由此形成的缺陷浓度。此外，因扩散是在电极制作前进行的，对性能不合格的产品不能再次扩散。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有产品中不足，提供一种可以减小N-型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能的绝缘栅双极晶体管及其制造方法。
[0007]为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明的一种绝缘栅双极晶体管，包括N-型基区、P型基区、背P+发射区、N+发射区、栅氧化层、多晶栅、集电极、发射极、栅电极，所述集电极位于背P+发射区的背面，所述N-型基区位于背P+发射区的正面，所述发射极、栅氧化层位于N-型基区上方，所述发射极、栅氧化层都与N-型基区相连，所述多晶栅位于栅氧化层上方且与栅氧化层相连，所述栅电极位于多晶栅上方且与多晶栅相连，所述N+发射区、P型基区、寿命控制线位于N-型基区内，所述P型基区位于寿命控制线的上方，所述N+发射区位于P型基区上方，所述N+发射区与P型基区相连，所述发射极、栅氧化层都位于N+发射区上方，所述寿命控制线的上方且在N-型基区内的区域为寿命控制区域。
[0009]本发明的发射极、栅氧化层并排位于N+发射区上方。
[0010]本发明的N+发射区、P型基区都与发射极相连。
[0011]本发明的N+发射区、P型基区都与栅氧化层相连。
[0012]—种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其具体步骤如下:
[0013]—、在硅衬底上干氧生长的栅氧，形成栅氧化层，所述硅衬底为N-型基区；
[0014]二、在炉管内生长一层多晶层后，利用光刻腐蚀在器件内部，刻出栅极形状，形成多晶栅；
[0015]三、注入B化学元素并进行热扩散，形成P型基区；
[0016]四、通过光刻出N+发射区注入的窗口然后进行As化学元素注入退火，使得N+发射区形成结深，形成N+发射区；
[0017]五、在N-型基区上正面旋转涂覆铂液态源Pt920，并扩散形成栅电极和寿命控制线；
[0018]六、在硅衬底上淀积AL层，然后用光刻和腐蚀的工艺腐蚀出AL的连线，形成发射极和栅电极；
[0019]七、将硅衬底背面减薄后，外延一层N+缓冲层，再外延上一层P+层形成背P+发射区；
[0020]八、背面再进行金属化处理形成集电极(8)。
[0021]本发明所述AL层的厚度为4um。
[0022]本发明的所述栅氧的长度为10nm0
[0023]本发明的有益效果如下:本发明利用铂液态源Pt920进行旋转涂覆的技术对N-型基区进行区域寿命控制，寿命控制线以上为寿命控制区域，本发明减小N-型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图。
[0025]图2本发明的制造方法的步骤一的结构示意图；
[0026]图3为发明的制造方法的步骤二的结构示意图；
[0027]图4本发明的制造方法的步骤三和步骤四的结构示意图；
[0028]图5为发明的制造方法的步骤五的结构示意图；
[0029]图6本发明的制造方法的步骤六的结构示意图；
[0030]图7为发明的制造方法的步骤七的结构示意图；
[0031]图8为发明的制造方法的步骤八的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明:
[0033]如图1所示，一种绝缘栅双极晶体管，包括N-型基区1、P型基区2、背P+发射区3、N+发射区5、栅氧化层6、多晶栅7、集电极8、发射极9、栅电极10，所述集电极8位于背P+发射区3的背面，所述N-型基区I位于背P+发射区3的正面，所述发射极9、栅氧化层6位于N-型基区I上方，所述发射极9、栅氧化层6都与N-型基区I相连，所述多晶栅7位于栅氧化层6上方且与栅氧化层6相连，所述栅电极10位于多晶栅7上方且与多晶栅7相连，所述N+发射区5、P型基区2、寿命控制线4位于N-型基区I内，所述P型基区2位于寿命控制线4的上方，所述N+发射区5位于P型基区2上方，所述N+发射区5与P型基区2相连，所述发射极9、栅氧化层6都位于N+发射区5上方，所述寿命控制线4的上方且在N-型基区I内的区域为寿命控制区域。
[0034]本发明的所述发射极9、栅氧化层6并排位于N+发射区5上方。
[0035]本发明的所述N+发射区5、P型基区2都与发射极9相连。
[0036]本发明的所述N+发射区5、P型基区2都与栅氧化层6相连。
[0037]本发明一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其具体步骤如下:如图2到图8所示，
[0038]—、如图2，在硅衬底上干氧生长的栅氧，形成栅氧化层6，所述硅衬底为N-型基区I;
[0039]二、如图3，在炉管内生长一层多晶层后，利用光刻腐蚀在器件内部，刻出栅极形状，形成多晶栅7;炉管为低温炉管。
[0040]三、注入B化学元素并进行热扩散，形成P型基区2;
[0041]四、通过光刻出N+发射区5注入的窗口然后进行As化学元素注入退火，使得N+发射区5形成结深，形成N+发射区5;As化学元素为高浓度。
[0042]五、如图5，在N-型基区I上正面旋转涂覆铂液态源Pt920，并扩散形成栅电极10和寿命控制线4;
[0043]六、如图6，清洗掉多余的铂液态源Pt920，在硅衬底上淀积AL层，然后用光刻和腐蚀的工艺腐蚀出AL的连线，形成发射极9和栅电极10;
[0044]七、如图7，将硅衬底背面减薄后，外延一层N+缓冲层，再外延上一层P+层形成背P+发射区3;
[0045]八、如图8，背面再进行金属化处理形成集电极8。
[0046]本发明的AL层的厚度为4um。
[0047]本发明的所述栅氧的长度为10nm0
[0048]本发明利用铂液态源Pt920进行旋转涂覆的技术对N-型基区进行区域寿命控制，寿命控制线以上为寿命控制区域，本发明减小N-型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能。
[0049]需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。
[0050]总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括N-型基区(I)、P型基区(2)、背P+发射区(3)、N+发射区(5)、栅氧化层(6)、多晶栅(7)、集电极(8)、发射极(9)、栅电极(10)，所述集电极(8)位于背P+发射区(3)的背面，所述N-型基区(I)位于背P+发射区(3)的正面，所述发射极(9)、栅氧化层(6)位于N-型基区(I)上方，所述发射极(9)、栅氧化层(6)都与N-型基区(I)相连，所述多晶栅(7)位于栅氧化层(6)上方且与栅氧化层(6)相连，所述栅电极(10)位于多晶栅(7)上方且与多晶栅(7)相连，所述N+发射区(5)、P型基区(2)、寿命控制线(4)位于N-型基区(I)内，所述P型基区(2)位于寿命控制线(4)的上方，所述N+发射区(5)位于P型基区(2)上方，所述N+发射区(5)与P型基区(2)相连，所述发射极(9)、栅氧化层(6)都位于N+发射区(5)上方，所述寿命控制线(4)的上方且在N-型基区(I)内的区域为寿命控制区域。2.根据权利要求1所述一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，所述发射极(9)、栅氧化层(6)并排位于N+发射区(5)上方。3.根据权利要求1所述一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，所述N+发射区(5)、P型基区(2)都与发射极(9)相连。4.根据权利要求1所述一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，所述N+发射区(5)、P型基区(2)都与栅氧化层(6)相连。5.一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，其具体步骤如下: 一、在硅衬底上干氧生长的栅氧，形成栅氧化层(6)，所述硅衬底为N-型基区(I); 二、在炉管内生长一层多晶层后，利用光刻腐蚀在器件内部，刻出栅极形状，形成多晶栅⑴； 三、注入B化学元素并进行热扩散，形成P型基区(2); 四、通过光刻出N+发射区(5)注入的窗口然后进行As化学元素注入退火，使得N+发射区(5)形成结深，形成N+发射区(5); 五、在N-型基区(I)上正面旋转涂覆铂液态源Pt920，并扩散形成栅电极(10)和寿命控制线(4); 六、在硅衬底上淀积AL层，然后用光刻和腐蚀的工艺腐蚀出AL的连线，形成发射极(9)和栅电极(10); 七、将硅衬底背面减薄后，外延一层N+缓冲层，再外延上一层P+层形成背P+发射区(3); 八、背面再进行金属化处理形成集电极(8)。6.根据权利要求5所述一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述AL层的厚度为4um。7.根据权利要求5所述一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述栅氧的长度为I OOnm。
【专利摘要】本发明公开了一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法，一种绝缘栅双极晶体管包括N-型基区、P型基区、背P+发射区、N+发射区、栅氧化层、多晶栅、集电极、发射极、栅电极，一种绝缘栅双极晶体管的其制造方法，一、形成栅氧化层；二、形成多晶栅；三、形成P型基区；四、形成N+发射区；五、形成栅电极和寿命控制线；六、形成发射极和栅电极；七、形成背P+发射区；八、形成集电极，本发明减小N-型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能。
【IPC分类】H01L21/331, H01L29/10, H01L29/739
【公开号】CN105552112
【申请号】CN201510876050
【发明人】陈利, 徐承福, 高耿辉, 姜帆
【申请人】厦门元顺微电子技术有限公司, 大连连顺电子有限公司, 友顺科技股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月3日