专利名称：一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽igbt及其制造方法
技术领域：
本发明涉及功率器件领域中的IGBT(绝缘栅双极晶体管)结构及其制造方法，特别涉及一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT及其制造方法。
背景技术：
IGBT即绝缘栅双极晶体管是MOSFET (场效应晶体管)与双极晶体管复合的器件。 IGBT主要应用在工业控制、消费电子、计算机、网络通信、汽车电子等领域。随着我国特高压 直流输电、高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通等领域技术发展和市场需求的 增加，新能源、节能减排国策的深入贯彻以及低碳经济时代的到来，变频、太阳能发电、风能 发电、新能源汽车等新的应用不断扩展，新型半导体功率器件IGBT的需求非常紧迫，需求 量迅速扩大，并保持着较高的增长速度。目前已有的IGBT包括平面IGBT和沟槽IGBT两种。国内对平面IGBT已进行了 比较广泛的研究与试制，其特点是具有一个水平的MOS管驱动一个垂直的双极晶体管的 结构，采用硅单晶与外延工艺，因此芯片面积大，导通电阻高，抗短路性能差。从平面IGBT 发展到沟槽IGBT，其优点在于器件的导通特性和电流密度得以改善，寄生晶体管效应得以 消除。国内也有了沟槽IGBT的专利，如专利申请号200410093011. 5，其给出的方法是在 P型硅片上生长N-型外延，沟槽光刻、刻蚀，栅氧生长，多晶硅(栅)淀积、回刻，阱区注入、 扩散，源区光刻，源区注入、扩散，接触孔形成，金属层淀积、光刻、刻蚀，硅片背面减薄、金属 化。但该专利结构下的IGBT仍存在诸多不足首先，该结构下的IGBT属于穿通型IGBT， 器件在关断时存在较长时间的延迟，在高频应用方面受到限制；其次，该器件采用了外延工 艺，因此成本较高；第三，器件沟槽中的栅氧化未采用耐高压工艺，高压耐受性能相对较差； 另外，此种结构下的IGBT对硅基片中的少子寿命也有较高要求。
发明内容
综上所述，为满足当今时代对新型半导体功率器件IGBT高品质的需求，进一步改 善和提高IGBT性能，最终研制出一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT结构及其实 现该结构的制造方法。为缩小芯片面积，降低材料成本，通过深沟槽工艺实现了垂直栅和垂 直沟道，并采用高耐压沟槽栅工艺技术；NMOS管或者PMOS管、PNP管或者NPN管直接做在抛 光硅片上，形成非穿通型的IGBT结构；PNP管或者NPN管的基区靠近集电区的部位通过离 子注入或者扩散形成一个与基区具有相同掺杂类型，比基区有更高掺杂浓度的场截止层， 从而减薄硅片，降低导通电压。此IGBT具有深沟槽、高耐压栅氧化硅绝缘介质膜和场截止 非穿通等结构特点。1、具有深沟槽栅结构元胞和垂直沟道特点该结构消除了平面IGBT下存在的颈区电阻，导通电阻更低，因此具有更好的导通 特性。同时，由于采用沟槽栅结构，沟道是竖直的，这样元胞单元可以做得更小，芯片面积也会更小，电流密度更高。2、具有高耐压栅结构特点在深沟槽内的沟道区，栅氧化膜的厚度确保了沟道开启电压满足目标值要求；而 在沟道以外区域，尤其是沟槽底部电场集中的地方，生长了更厚的栅氧化膜，能耐受更高的 电压。3、具有非穿通特点在材料选择上，选用了高电阻率区熔硅单晶，并直接在硅单晶基片上加工器件 (穿通型IGBT需要采用昂贵的外延加工工艺，在低电阻率硅单晶上生长一层或者多层外延 层，在外延层上加工器件)，因此成本更低。由于其比外延层更厚的硅单晶基片承受着高电 压，在高电压下不产生耗尽层穿通的现象，因此被称为是非穿通型IGBT结构。同时，在硅基 片背面用掺杂和热处理的方法形成发射效率较低的P-N结，明显地改善了关断延时，也放 宽了对硅基片少子寿命的要求。4、具有场截止的特点由于采用了比外延层更厚的高电阻率区熔硅单晶基片加工器件，其漂移区厚度太 厚导致导通电压偏高，为此，本发明下的IGBT在薄的集电区下增加了一层电场阻止层，即 场截止层，从而可以减薄漂移区的厚度，降低导通电压，抗电磁干扰和抗辐射的能力加强， 提升最大结温。本发明所采取的技术方案是一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，包括 一个NMOS场效应管和由该NMOS场效应管驱动的一个PNP双极晶体管；或者包括一个PMOS 场效应管和由该PMOS场效应管驱动的一个NPN双极晶体管，NMOS场效应管或者PMOS场效 应管包括发射电极、栅电极和硅基片体区，PNP双极晶体管或者NPN晶体管包括发射电极、 硅基片体区和集电极，其特征是在硅基片体区的一侧，形成具有高耐压深沟槽栅结构的元 胞区，元胞区的表层由分离的金属分别引出栅电极和发射电极，在元胞区的外围形成具有 场限环及场板结构的耐压环区；而在硅基片体区的另一侧，形成与单晶硅基片同类型掺杂 的场截止层和相反类型掺杂的集电区，并由金属引出形成集电极。所述的场板结构是多晶硅场板、金属场板、多晶硅场板与金属场板混合三种场板 中的任意一种。一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是利用单晶硅片作为基片，在单晶硅基片的表层形成元胞区，在元胞区的外围形成具有场限环结构的耐 压环区；在元胞区单晶硅基片的表层中加工出深沟槽，并进一步生长氧化硅绝缘介质膜和 多晶硅，形成高耐压深沟槽栅结构，在耐压环区形成多晶硅场板结构；在沟槽与沟槽之间的 区域通过掺杂和热处理形成阱区、N+源区、P+区、或者P+源区、N+区，同时对耐压环区的场 限环进行掺杂；在单晶硅基片的表面生长氧化硅绝缘介质膜，然后在沟槽栅、多晶硅场板， N+源区、P+区、或者P+源区、N+区之上加工出接触孔；在氧化硅绝缘介质膜之上淀积金属 薄膜，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区形成欧姆连 接；在元胞区上的金属薄膜通过加工形成分离的发射极金属和栅电极金属，在耐压环区域 形成金属场板；或者在金属薄膜之上，还进一步淀积钝化层，并在发射极金属和栅电极金属 上加工出引线窗口 ；从单晶硅基片背面研磨、腐蚀硅片，再先后分别掺入与单晶硅基片同类 型杂质和相反类型杂质分别形成场截止层和集电区，最后在背面表面之上淀积集电极金属薄膜，与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。N型或者P型单晶硅片正表面抛光，背面通过背损伤、背面多晶生长或者氧析出方法进行处理，制备单晶硅基片；在单晶硅基片表面上利用氧化、低压化学汽相淀积、常压化 学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法形成氧化硅绝缘介质膜，通过光刻、湿法腐蚀和 干法刻蚀处理形成元胞区和具有场限环结构的耐压环区。在单晶硅基片表面的元胞区中，以氧化、化学汽相淀积、光刻、干法刻蚀和湿法腐 蚀工艺方法形成深沟槽，在沟槽的底部和侧壁形成高耐压氧化硅绝缘介质膜，再利用化学 汽相淀积方法生长多晶硅，沟槽中填入多晶硅形成多晶硅栅；利用干法刻蚀回刻去掉元胞 区沟槽外多出的多晶硅；在耐压环区，以光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀处理多晶硅形成多晶硅 场板。在单晶硅基片表面形成的元胞区中，通过离子注入或者扩散的方法，将与基片相 反类型的杂质导入基片中，并通过退火或推进高温热处理工艺形成阱区；在靠近沟槽边缘 的区域，将与基片相同类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成 N+源区或者P+源区；在靠近邻近的沟槽栅之间中心线附近的区域，将与基片相反类型的杂 质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成P+区或者N+区；相应地，在耐压 环区域的场限环中形成阱区和与基片相反类型的P+区或者N+区。在单晶硅基片表面形成的元胞区域和耐压环区域，由热氧化、低压化学汽相淀积、 常压化学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法生长氧化硅绝缘介质膜，通过湿法腐蚀或 者干法刻蚀以及回流处理，在沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区之上 形成氧化硅线条和接触孔。在单晶硅基片表面，以溅射或者蒸发物理汽相淀积方法将金属薄膜覆盖在氧化硅 绝缘介质膜和接触孔之上，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源 区、N+区和形成欧姆接触；通过光刻、湿法腐蚀和干法刻蚀工艺方法，在元胞区上形成分离 的发射极金属与栅电极金属，在耐压环区域形成金属场板。在耐压环区域形成金属场板之后，用化学汽相淀积方法淀积氧化硅绝缘介质膜或 者氮化硅绝缘介质膜或者氧化硅绝缘介质膜和氮化硅绝缘介质膜，形成表面钝化层；通过 光刻、湿法腐蚀或者干法刻蚀，在发射极金属与栅电极金属上分别加工出引线窗口。在单晶硅基片表面贴上胶膜，或者涂上防腐膜，研磨或者腐蚀单晶硅基片背面；以 湿法腐蚀或者干法刻蚀，去除单晶硅基片背面的研磨表层；然后用离子注入或者扩散方法 形成与基片掺杂类型相同的场截止层，在单晶硅基片背面表层用离子注入或者扩散方法形 成与单晶硅基片掺杂类型相反的集电区；在集电区表面之上以溅射或者蒸发方法淀积金属 薄膜形成集电极，并与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。本发明所产生的有益效果是该发明所确立的制造方法成本低，易于实施；制造 出的IGBT面积小，开关损耗小，短路耐量高，具有抗电磁干扰和抗辐射的能力加强等性能 特点。从而满足市场对IGBT产品高品质的需求。
图1是本发明IGBT器件构造示意图。图2是本发明IGBT的元胞区结构示意图。
图3是本发明IGBT的耐压环区结构示意图。图4是本发明IGBT的NMOS管驱动PNP管的制造方法流程图。图5是本发明IGBT的PMOS管驱动NPN管的制造方法流程图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明参照图1 图3，一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，包括一个NMOS场效应管和由该NMOS场效应管驱动的一个PNP双极晶体管；或者包括一个PMOS场效应管和 由该PMOS场效应管驱动的一个NPN双极晶体管，NMOS场效应管或者PMOS场效应管包括发 射电极、栅电极和硅基片体区，PNP双极晶体管或者NPN晶体管包括发射电极、硅基片体区 和集电极，其特征是在硅基片体区12 (靠近栅电极3和发射电极4)的一侧，形成具有高耐 压深沟槽栅2结构的元胞区1，元胞区1的表层由分离的金属电极分别引出栅电极3和发 射电极4，在元胞区1的外围形成具有场限环5及场板结构的耐压环区8 ；而在硅基片体区 12(靠近集电极11)的另一侧，形成与单晶硅基片同类型掺杂的场截止层9和相反类型掺杂 的集电区10，并由金属引出形成集电极11。场板结构是多晶硅场板6、金属场板7、多晶硅场板6与金属场板7混合三种场板 中的任意一种。以下参照图1 图5，本发明的具体工艺步骤如下1、基片制备准备N型区熔单晶硅片，将N型单晶硅片正表面抛光，背面通过背损 伤、背面多晶生长或者氧析出方法进行处理，形成单晶硅基片13 (见图2、图3)。2、介质膜生长，场限环光刻、刻蚀用氨水、盐酸添加一定量的双氧水清洗硅基 片，然后在N型单晶硅基片表面通过热氧化或者化学汽相淀积方式生长氧化硅绝缘介质膜 14(见图3)。在氧化硅绝缘介质膜上涂上光刻胶，然后通过曝光、显影工艺形成图形，并通 过氢氟酸缓蚀液湿法腐蚀或者气体等离子体干法刻蚀将图形转移到氧化硅绝缘介质膜上， 之后再把光刻胶去除。这样，在N型单晶硅基片表面形成元胞区1(见图1)和具有场限环 5(见图1)结构的耐压环区8 (见图1)。3、深沟槽光刻、刻蚀用氨水、盐酸添加一定量的双氧水清洗硅片，然后以热氧化 或者化学汽相淀积方式生长层氧化硅绝缘介质膜。在氧化硅绝缘介质膜上涂上光刻胶，然 后通过曝光、显影工艺形成图形，并通过氢氟酸缓蚀液湿法腐蚀或者气体等离子体干法刻 蚀将图形转移到氧化硅绝缘介质膜上，之后再把光刻胶去除。以气体等离子体腐蚀硅基片， 形成深沟槽，然后用氢氟酸缓蚀液液将氧化硅绝缘介质膜去除。或者再用氨水、盐酸添加一 定量的双氧水清洗硅片后，直接涂上光刻胶，然后通过曝光、显影工艺形成图形，以气体等 离子体腐蚀硅基片，形成深沟槽，最后去除光刻胶。4、高耐压栅氧化用氨水、盐酸添加一定量的双氧水清洗硅片，然后以热氧化或者 化学汽相淀积方式生长氧化硅绝缘介质膜，并在沟槽底部实现厚氧化硅绝缘介质膜生长， 侧壁实现薄氧化硅绝缘介质膜生长，从而形成高耐压氧化硅绝缘介质层15(见图2)。5、多晶硅淀积、光刻、刻蚀在硅片表面用化学汽相淀积方法淀积多晶硅16(见图 2、图3)，在多晶硅上涂上光刻胶，然后通过曝光、显影工艺形成图形，利用气体等离子体刻 蚀掉元胞区多余的多晶硅，在沟槽中填入多晶硅形成深沟槽栅2 (见图1、图2)，在耐压环区留下必要的多晶硅形成多晶硅场板6 (见图1)，之后再把光刻胶去除。6、阱掺杂、高温热处理在单晶硅基片表面元胞区中，通过离子注入或者扩散方 法，在沟槽线条与沟槽线条之间的整个区域，将与硅基片相反导电类型的杂质(元素周期 表中III族元素)导入硅基片表面，用氨水、盐酸添加一定量的双氧水清洗硅片，然后通过 退火或者推进高温热处理工艺使杂质再分布形成阱区17(见图2、图3)，同时，在场限环中 进行相应的注入或者扩散。7、N+源区、或者P+源区光刻当采用离子注入方法对N+源区、或者P+源区进行掺杂时，利用光刻工艺形成注入掩蔽图形；如果采用扩散方法进行掺杂时，需要采用氧化硅 绝缘介质膜或者氮化硅绝缘介质膜做掩蔽，利用光刻工艺形成扩散掩蔽层。在硅片上涂上 光刻胶，或者以氧化或化学汽相淀积的方法生长氧化硅或者氮化硅绝缘介质膜，然后通过 曝光、显影或者氢氟酸缓蚀液湿法腐蚀或者气体等离子体干法刻蚀形成图形。8、N+源区、或者P+源区掺杂、高温热处理在单晶硅基片表面元胞区中，通过离子 注入或者扩散的方法，在沟槽线条与沟槽线条之间靠近沟槽线条的区域，将与基片相同导 电类型的杂质(元素周期表中V族、或者III族元素)导入基片中，之后再把光刻胶或者氧 化硅或者氮化硅绝缘介质膜去除，并通过退火或推进高温热处理工艺形成N+源区、或者P+ 源区18(见图2)。9、P+区、或者N+区光刻当采用离子注入方法对P+区、或者N+区进行掺杂时，利 用光刻工艺形成注入掩蔽图形；如果采用扩散方法进行掺杂时，需要采用氧化硅绝缘介质 膜或者氮化硅绝缘介质膜做掩蔽，利用光刻工艺形成扩散掩蔽层。在硅片上涂上光刻胶，或 者以氧化或化学汽相淀积的方法生长氧化硅或者氮化硅绝缘介质膜，然后通过曝光、显影 或者氢氟酸缓蚀液湿法腐蚀或者气体等离子体干法刻蚀形成图形。10、P+区、或者N+区掺杂、高温热处理在单晶硅基片表面元胞区中，通过离子注 入或者扩散的方法，在相邻的沟槽线条与沟槽线条之间靠近中心线的区域，将与基片相反 导电类型的杂质(元素周期表中III族、或者V族元素)导入基片中，之后再把光刻胶或者 氧化硅或者氮化硅绝缘介质膜去除，并通过退火或者推进高温热处理形成P+区、或者N+区 19 (见图2、图3)。同时，在场限环中也进行相应的注入或者扩散。11、介质膜生长，接触孔光刻、刻蚀在单晶硅基片表面形成的元胞区和耐压环区， 由热氧化、低压化学汽相淀积、常压化学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法生长氧化 硅绝缘介质膜，然后通过涂胶、曝光、显影工艺形成图形，通过氢氟酸缓蚀液湿法腐蚀、气体 等离子体干法刻蚀，在沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区之上形成氧 化硅线条20 (见图2、图3)和接触孔21 (见图2、图3)，之后再进行光刻胶去除和回流处理。12、金属淀积、光刻、刻蚀在单晶硅基片表面，以溅射或者蒸发物理汽相淀积方法 将金属薄膜(Al、或者AISi、或者AlSiCu金属导电层)覆盖在氧化硅绝缘介质膜和接触孔 之上，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区形成欧姆接 触；然后通过涂胶、曝光、显影工艺形成图形，通过光刻、湿法腐蚀和干法刻蚀工艺方法，在 元胞区上形成分离的发射极4(见图1)金属与栅电极3(见图1)金属，在耐压环区域形成 金属场板7 (见图1)，之后再把光刻胶去除。13、介质膜生长，钝化层光刻、刻蚀在单晶硅基片表面，用化学汽相淀积方法淀积 氧化硅绝缘介质膜或者氮化硅绝缘介质膜或者氧化硅绝缘介质膜和氮化硅绝缘介质膜，形成表面钝化层22(见图3)；然后通过涂胶、曝光、显影形成图形，通过光刻、湿法腐蚀或者干 法刻蚀，在发射极金属与栅电极金属上分别加工出引线窗口，之后再把光刻胶去除。14、背面减薄在单晶硅基片表面贴上胶膜，或者涂上防腐膜，研磨或者腐蚀单晶 硅基片背面；以湿法腐蚀或者干法刻蚀，去除单晶硅基片背面的研磨表层。15、N+场截止层、或者P+场截止层掺杂、P+集电区、或者N+集电区掺杂、高温热处理在单晶硅基片背面靠近硅基片体区的地方，用离子注入或者扩散方法，将与硅基片导电 类型相同的杂质(元素周期表中V族、或者III族元素)导入基片中，形成N+场截止层、或 者P+场截止层9 (见图1、图2、图3)；在单晶硅基片背面表层，用离子注入或者扩散方法，将 元素周期表中III族、或者V族元素杂质导入基片中，形成P+集电区、或者N+集电区10(见 图1、图2、图3)，然后进行退火或者推进高温热处理。16、背面金属化在集电区表面之上，以溅射或者蒸发方法淀积金属薄膜形成集电极11(见图1、图2、图3)，并与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。
权利要求
一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，包括一个NMOS场效应管和由该NMOS场效应管驱动的一个PNP双极晶体管；或者包括一个PMOS场效应管和由该PMOS场效应管驱动的一个NPN双极晶体管，NMOS场效应管或者PMOS场效应管包括发射电极、栅电极和硅基片体区，PNP双极晶体管或者NPN晶体管包括发射电极、硅基片体区和集电极，其特征是在硅基片体区(12)的一侧，形成具有高耐压深沟槽栅(2)结构的元胞区(1)，元胞区(1)的表层由分离的金属分别引出栅电极(3)和发射电极(4)，在元胞区(1)的外围形成具有场限环(5)及场板结构的耐压环区(8)；而在硅基片体区(12)的另一侧，形成与单晶硅基片同类型掺杂的场截止层(9)和相反类型掺杂的集电区(10)，并由金属引出形成集电极(11)。
2.根据权利要求1所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，其特征是所 述的场板结构是多晶硅场板(6)、金属场板(7)、多晶硅场板(6)与金属场板(7)混合三种 场板中的任意一种。
3.一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是利用单晶硅片 作为基片，在单晶硅基片的表层形成元胞区，在元胞区的外围形成具有场限环结构的耐压 环区；在元胞区单晶硅基片的表层中加工出深沟槽，并进一步生长氧化硅绝缘介质膜和多 晶硅，形成高耐压深沟槽栅结构，在耐压环区形成多晶硅场板结构；在沟槽与沟槽之间的区 域通过掺杂和热处理形成阱区、N+源区、P+区或者阱区、P+源区或者N+区，同时对耐压环 区的场限环进行掺杂；在单晶硅基片的表面生长氧化硅绝缘介质膜，然后在沟槽栅、多晶硅 场板，N源区、P+区、或者P+源区、N+区之上加工出接触孔；在氧化硅绝缘介质膜之上淀积 金属薄膜，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区形成欧 姆连接；在元胞区上的金属薄膜通过加工形成分离的发射极金属和栅电极金属，在耐压环 区域形成金属场板；或者在金属薄膜之上，还进一步淀积钝化层，并在发射极金属和栅电极 金属上加工出引线窗口 ；从单晶硅基片背面研磨、腐蚀硅片，再先后分别掺入与单晶硅基片 同类型杂质和相反类型杂质分别形成场截止层和集电区，最后在背面表面之上淀积集电极 金属薄膜，与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。
4.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是N型或者P型单晶硅片正表面抛光，背面通过背损伤、背面多晶生长或者氧析出方 法进行处理，制备单晶硅基片；在单晶硅基片表面上利用氧化、低压化学汽相淀积、常压化 学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法形成氧化硅绝缘介质膜，通过光刻、湿法腐蚀和 干法刻蚀处理形成元胞区和具有场限环结构的耐压环区。
5.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是在单晶硅基片表面的元胞区中，以氧化、化学汽相淀积、光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀 工艺方法形成深沟槽，在沟槽的底部和侧壁形成高耐压氧化硅绝缘介质膜，再利用化学汽 相淀积方法生长多晶硅，沟槽中填入多晶硅形成多晶硅栅；利用干法刻蚀回刻去掉元胞区 沟槽外多出的多晶硅；在耐压环区，以光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀处理多晶硅形成多晶硅场 板。
6.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是在单晶硅基片表面形成的元胞区中，通过离子注入或者扩散的方法，将与基片相反 类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成阱区；在靠近沟槽栅边 缘的区域，将与基片相同类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成N+源区或者P+源区；在靠近邻近的沟槽栅之间中心线附近的区域，将与基片相反类型的 杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成P+区或者N+区；相应地，在耐 压环区域的场限环中形成阱区和与基片相反类型的P+区或者N+区。
7.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是在单晶硅基片表面形成的元胞区域和耐压环区域，由热氧化、低压化学汽相淀积、 常压化学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法生长氧化硅绝缘介质膜，通过湿法腐蚀或 者干法刻蚀以及回流处理，在沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区之上 形成氧化硅线条和接触孔。
8.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是在单晶硅基片表面，以溅射或者蒸发物理汽相淀积方法将金属薄膜覆盖在氧化硅 绝缘介质膜和接触孔之上，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源 区、N+区和形成欧姆接触；通过光刻、湿法腐蚀和干法刻蚀工艺方法，在元胞区上形成分离 的发射极金属与栅电极金属，在耐压环区域形成金属场板。
9.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其 特征是在耐压环区域形成金属场板之后，用化学汽相淀积方法淀积氧化硅绝缘介质膜或 者氮化硅绝缘介质膜或者氧化硅绝缘介质膜和氮化硅绝缘介质膜，形成表面钝化层；通过 光刻、湿法腐蚀或者干法刻蚀，在发射极金属与栅电极金属上分别加工出引线窗口。
10.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法， 其特征是在单晶硅基片表面贴上胶膜，或者涂上防腐膜，研磨或者腐蚀单晶硅基片背面； 以湿法腐蚀或者干法刻蚀，去除单晶硅基片背面的研磨表层；然后用离子注入或者扩散方 法形成与基片掺杂类型相同的场截止层，在单晶硅基片背面表层用离子注入或者扩散方法 形成与单晶硅基片掺杂类型相反的集电区；在集电区表面之上以溅射或者蒸发方法淀积金 属薄膜形成集电极，并与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。
全文摘要
本发明公开了一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT及其制造方法。该IGBT等效为一个NMOS场效应管驱动一个PNP双极晶体管，或者一个PMOS场效应管驱动一个NPN双极晶体管。该发明中的NMOS管或者PMOS管通过深沟槽工艺实现了垂直栅和垂直沟道，并采用高耐压沟槽栅工艺技术；NMOS管或者PMOS管、PNP管或者NPN管直接做在抛光硅片上，形成非穿通型的IGBT结构；PNP管或者NPN管的基区靠近集电区的部位通过离子注入或者扩散形成一个与基区具有相同掺杂类型，比基区有更高掺杂浓度的场截止层。该发明所确立的制造方法成本低，易于实施；制造出的IGBT面积小，开关损耗小，短路耐量高，具有抗电磁干扰和抗辐射的能力加强等性能特点。从而满足市场对IGBT产品高品质的需求。
文档编号H01L21/331GK101826552SQ20101016410
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者丛培金, 冯春阳, 沈浩平, 赵雁, 陆界江, 饶祖刚 申请人:天津环鑫科技发展有限公司