一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管，本发明的绝缘栅双极晶体管将器件背面部分区域设置为P+发射区，通过器件导通时电流自动调节P+发射区的开启导通，调节背P+发射区向N型基区注入空穴的效率，提高器件的高频特性应用范围。本发明还提供了一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管的制备方法。
【专利说明】一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管，本发明还涉及一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管的制备方法。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,简称 IGBT)是一种集金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的栅电极电压控制特性和双极晶体管(BJT)的低导通电阻特性于一身的半导体功率器件，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、导通电阻小、开关损耗低及工作频率高等特性，是比较理想的半导体功率开关器件，有着广阔的发展和应用前景。
[0003]一般说来，从IGBT的正面结构区分，可以把IGBT分为平面型和沟槽栅型两种结构；从IGBT击穿特性区分，可以分为穿通型和非穿通型两种结构，穿通型在器件背面P+表面具有N+缓冲层，其通态压降比非穿通型要小，同时穿通型器件也增加了器件的制造难度。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管及其制备方法。
[0005]一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:包括:N型基区，由N+缓冲层和N-基区叠加组成；P型基区、N+集电区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方；背P+发射区，位于N型基区的N+缓冲层下方部分区域，同时器件背面N+缓冲层表面为欧姆接触区或肖特基势垒结，其中器件背面的背P+发射区的最大宽度小于等于10um，器件背面的N+缓冲层的最大宽度小于等于10um。
[0006]一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:对N型片进行双面N型杂质扩散；通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层:在上表面形成P型基区、N+集电区、栅氧化层和栅极介质；在下表面通过掩膜注入P型杂质，然后退火形成背P+发射区。
[0007]传统绝缘栅双极晶体管的背P+发射区完全覆盖器件背面，本发明的绝缘栅双极晶体管将器件背面部分区域设置为P+发射区，通过器件导通时电流自动调节P+发射区的开启导通，调节背P+发射区向N型基区注入空穴的效率，提高器件高频特性的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管剖面示意图；
[0009]图2为本发明的第二种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管剖面示意图。
[0010]其中，1、背P+发射区；2、N+缓冲层；3、N-基区；4、P型基区；5、N+集电区；6、栅氧化层；7、栅极介质；8、肖特基势垒结；9、欧姆接触区。【具体实施方式】
[0011]实施例1
[0012]图1为本发明的一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管的剖面图，下面结合图1详细说明本发明的半导体装置。
[0013]一种绝缘栅双极晶体管，包括:N+缓冲层2，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子掺杂浓度为5E13Cm_3?lE16Cm_3，厚度为30um ;背？+发射区1，为P传导类型半导体硅材料，均匀分布N+缓冲层2背面，宽度和间距为5um，深度为5um，硼原子表面掺杂浓度为5E18cm_3 ；N-基区3，位于N+缓冲层2之上，为N传导类型的半导体硅材料，厚度为200um，磷原子掺杂浓度为5E13cm_3 ；P型基区4，位于N-基区3之上，为硼原子重掺杂的半导体硅材料，厚度为5um ;N+集电区5,位于P型基区4之上,为磷原子重掺杂的半导体娃材料,厚度为2um ;栅氧化层6,为娃材料的氧化物,位于器件表面；栅极介质7,位于栅氧化层6表面,为重掺杂的多晶半导体硅材料；肖特基势垒结8，位于器件N+缓冲层2表面，为金属与半导体材料形成的肖特基势垒结。
[0014]本实施例的工艺制造流程如下:
[0015]第一步，对N型硅片进行双面磷杂质扩散；
[0016]第二步，通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层，形成N+缓冲层2和N-基区3:
[0017]第三步，在上表面形成P型基区4、N+集电区5、栅氧化层6和栅极介质7 ；
[0018]第四步，在下表面光刻腐蚀形成胶掩膜，注入硼杂质退火形成背P+发射区1，背面淀积金属烧结形成肖特基势垒结8，如图1所示。
[0019]然后在此基础上，淀积金属铝，然后光刻腐蚀进行反刻铝，为器件引出集电极和栅电极，通过背面金属化工艺为器件引出发射极。
[0020]实施例2
[0021]图2为本发明的第二种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管的剖面图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。
[0022]一种绝缘栅双极晶体管，包括:N+缓冲层2，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子掺杂浓度为5E13Cm_3?lE17Cm_3，厚度为30um ;背？+发射区1，为P传导类型半导体硅材料，均匀分布N+缓冲层2背面，宽度和间距为5um，厚度为5um，硼原子表面掺杂浓度为5E18cm_3 ；N-基区3，位于N+缓冲层2之上，为N传导类型的半导体硅材料，厚度为200um，磷原子掺杂浓度为5E13cm_3 ；P型基区4，位于N-基区3之上，为硼原子重掺杂的半导体硅材料，厚度为5um ;N+集电区5,位于P型基区4之上,为磷原子重掺杂的半导体娃材料,厚度为2um ;栅氧化层6,为娃材料的氧化物,位于器件沟槽内；栅极介质7,位于沟槽内栅氧化层6表面,为重掺杂的多晶半导体硅材料。
[0023]本实施例的工艺制造流程如下:
[0024]第一步，对N型硅片进行双面磷杂质扩散；
[0025]第二步，通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层，形成N+缓冲层2和N-基区3:
[0026]第三步，在上表面形成P型基区4、N+集电区5、沟槽结构栅氧化层6和沟槽结构栅极介质7 ;[0027]第四步，在下表面光刻腐蚀形成胶掩膜，注入硼杂质退火形成背P+发射区1，如图2所示。
[0028]然后在此基础上，淀积金属铝，然后光刻腐蚀进行反刻铝，为器件引出集电极和栅电极，通过背面金属化工艺为器件引出发射极。
[0029]通过上述实例阐述了本发明，同时也可以采用其它实例实现本发明，本发明不局限于上述具体实例，因此本发明由所附权利要求范围限定。
【权利要求】
1.一种非完全发射区的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:包括: N型基区，由N+缓冲层和N-基区叠加组成； P型基区、N+集电区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方； 背P+发射区，位于N型基区下方部分区域，同时器件背面N+缓冲层表面为欧姆接触区或肖特基势垒结。
2.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的背P+发射区均匀分布于N型基区的N+缓冲层下方表面内，器件背面的背P+发射区的最大宽度小于等于lOum，器件背面表面的N+缓冲层的最大宽度小于等于lOum。
3.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的背P+发射区表面的掺杂浓度大于等于lE17cm_3。
4.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的N+缓冲层的厚度5um?30umo
5.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的N+缓冲层的掺杂浓度lE14cm3?lE17cm 3。
6.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的N+缓冲层的掺杂浓度从下向上逐渐降低。
7.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的N-基区的掺杂浓度为lE13cm3?lE17cm 3。
8.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的栅氧化层和栅极介质可以位于器件表面，为平面结构。
9.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于:所述的栅氧化层和栅极介质可以位于器件沟槽内，为沟槽结构。
10.如权利要求1所述的一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)对N型片进行双面N型杂质扩散； 2)通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层: 3)在上表面形成P型基区、N+集电区、栅氧化层和栅极介质； 4)在下表面通过掩膜注入P型杂质，然后退火形成背P+发射区。
【文档编号】H01L29/739GK103681811SQ201210320231
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月1日 优先权日:2012年9月1日
【发明者】朱江 申请人:朱江