绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法
【专利摘要】一种SOI RC LIGBT，包括：衬底；隔离氧化层；形成于N型漂移区一端的P+区域；形成于P阱区域的P+发射极区域；形成于P+发射极区域和P阱区域交界处N+发射极区域；形成于N型漂移区远离P+发射极区域一端的集电极区域；设于N型漂移区上的场氧化层；设于场氧化层上的栅氧化层；设于栅氧化层上的多晶硅栅电极；设于栅氧化层上的介质层；设于P+发射极区域上的发射极金属层；设于集电极区域上的集电极金属层。上述SOI RC LIGBT由于在集电极区域设置了N+集电极区域，实现了反向导通能力。N+集电极区域、N型漂移区、和P阱区域构成内置二极管，应用时不需要另外设计反并联二极管单元，节省了芯片面积，同时消除了IGBT与二极管反并联时的寄生参数。
【专利说明】绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电导体领域，特别是涉及一种绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶 体管（SiliconOnInsulatorReverseConductionLateralInsulatedGateBipolar Transistor，SOIRCLIGBT)及其制备方法。
【背景技术】
[0002]横向绝缘栅双极晶体管（LateralInsulated-GateBipolarTransistor，LIGBT) 具有电流处理能力大、饱和压降低、开关损耗小、驱动电路简单和驱动功率小等优点，是目 前最理想的功率开关器件。广泛应用于电极控制、中频开关电源、逆变器和空调器等领域。 绝缘衬底上的娃（Silicon-On-Insulator，S0I)技术是在顶层娃和背衬底之间引入了一层 埋氧化层。SOI技术以其理想的截止隔离性能，广泛用于功率集成电路制造中。
[0003] 传统的横向绝缘栅双极晶体管通常采用埋氧结构，且不具有反向导通能力，需要 配置额外的二极管配合IGBT的应用，浪费芯片的面积，且寄生参数大。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要提供一种能够消除寄生参数的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双 极晶体管及其制备方法。
[0005] -种绝缘体上的硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，包括：
[0006] 衬底，所述衬底包括依次层叠的P型本体区、埋氧化层、P型埋层和N型漂移区；
[0007] 隔离氧化层，所述N型漂移区和所述P型埋层形成有穿通所述N型漂移区和所述P 型埋层的沟槽，所述沟槽的底部为所述埋氧化层，所述隔离氧化层填满所述沟槽，所述隔离 氧化层将所述N型漂移区和所述P型埋层隔离为多个硅岛；
[0008] 形成于所述N型漂移区一端的P+区域，所述P+区域延伸至所述P型埋层内；
[0009] 形成于所述N型漂移区一端的P阱区域，所述P阱区域和所述P+区域形成于所述 N型漂移区的同一端，所述P阱区域和所述P+区域接触；
[0010] 形成于所述P阱区域的P+发射极区域，所述P+发射极区域和所述P+区域接触；
[0011] 形成于所述P+发射极区域和所述P阱区域交界处N+发射极区域；
[0012] 形成于所述N型漂移区远离所述P+发射极区域一端的集电极区域，所述集电极区 域包括P+集电极区域和N+集电极区域，所述N+集电极区域被所述P+集电极区域间隔设 置；
[0013] 设于所述N型漂移区上的场氧化层，所述场氧化层覆盖所述N型漂移区和所述集 电极区域的一部分；
[0014] 设于所述场氧化层上的栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述场氧化层、所述P阱区 域和所述N+发射极区域的一部分；
[0015] 设于所述栅氧化层上的多晶硅栅电极，所述多晶硅栅电极覆盖所述栅氧化层对应 所述P阱区域的一端；
[0016] 设于所述栅氧化层上的介质层，所述介质层覆盖所述多晶硅栅电极、N+发射极区 域的一部分和所述栅氧化层的一部分；
[0017] 设于所述P+发射极区域上的发射极金属层，所述发射极金属层覆盖所述P+发射 极区域和所述N+发射极区域的一部分，所述发射极金属层和所述介质层接触；
[0018] 设于所述集电极区域上的集电极金属层，所述集电极金属层覆盖所述集电极区域 和所述栅氧化层的一部分，所述集电极金属层和所述介质层接触。
[0019] 在其中一个实施例中，所述P+集电极区域呈条状，所述N+集电极区域呈条状，所 述P+集电极区域和所述N+集电极区域横向交替分布。
[0020] 在其中一个实施例中，所述P+集电极区域呈条状，所述N+集电极区域呈条状，所 述P+集电极区域和所述N+集电极区域纵向交替分布。
[0021] 在其中一个实施例中，所述埋氧化层的材质为二氧化硅。
[0022] 在其中一个实施例中，所述栅氧化层的材质为二氧化硅。
[0023] 在其中一个实施例中，所述介质层的材质为硼磷硅玻璃。
[0024] -种绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0025] 提供衬底，所述衬底包括依次层叠的P型本体区、埋氧化层、P型埋层和N型漂移 区；
[0026] 在抛光好的衬底的所述N型漂移区和所述P型埋层形成穿通所述N型漂移区和所 述P型埋层的沟槽，所述沟槽的底部为所述埋氧化层，接着在所述沟槽中形成硅的氧化物 形成隔离氧化层，所述隔离氧化层和所述埋氧化层接触并将所述N型漂移区和所述P型埋 层隔离为多个硅岛；
[0027] 在所述N型漂移区的表面形成发射极窗口，往所述发射极窗口注入P型杂质，推阱 后形成P+区域，所述P+区域形成于所述N型漂移区的一端，且所述P+区域延伸至所述P 型埋层内；
[0028] 在所述N型漂移区上形成第一氧化物层，刻蚀除去所述第一氧化物层两端的氧化 物后形成场氧化层；
[0029] 在所述场氧化层上依次形成第二氧化物层和多晶硅层，刻蚀所述多晶硅层形成多 晶硅栅电极，刻蚀所述第二氧化物层形成栅氧化层，所述多晶硅栅电极覆盖所述栅氧化层 的一部分，所述多晶硅栅电极靠近所述P+区域，所述栅氧化层覆盖所述场氧化层和所述N 型漂移区的一部分；
[0030] 在所述N型漂移区的表面形成P阱注入窗口，往所述P阱注入窗口内注入P型杂 质，推阱后形成P阱区域，所述P阱区域和所述P+区域接触，且所述P阱区域延伸至和所述 栅氧化层接触；
[0031] 在所述P阱区域表面形成N+发射极注入窗口，往所述N+发射极注入窗口内注入 N型杂质，推阱后形成N+发射极区域，所述N+发射极区域延伸至和所述栅氧化层接触；
[0032] 在所述P阱区域表面形成P+发射极注入窗口，往所述P+发射极注入窗口内注入P 型杂质，推阱后形成P+发射极区域，所述P+发射极区域和所述P+区域接触，且所述P+发 射极区域和所述N+发射极区域接触，所述P+发射极区域位于所述N+发射极区域远离所述 N型漂移区的一端；
[0033] 在所述N型漂移区远离所述P+发射极区域的一端的表面形成P+集电极注入窗 口，往所述P+集电极注入窗口内注入P型杂质，推阱后形成P+集电极区域；
[0034] 在所述N型漂移区远离所述P+发射极区域的一端的表面形成N+集电极注入窗 口，往所述N+集电极注入窗口注入N型杂质，推阱后形成N+集电极区域，所述N+集电极区 域被所述P+集电极区域间隔设置；
[0035] 在所述多晶硅层上形成第三氧化物层，并进行热回流工艺；
[0036] 刻蚀所述第三氧化物层形成介质层，所述刻蚀去除的第三氧化物层的部分形成发 射极接触孔和集电极接触孔，所述发射极接触孔将所述P+发射极区域和所述N+发射极区 域短接，所述集电极接触孔将所述P+集电极区域和所述N+集电极区域短接；
[0037] 形成金属层，刻蚀所述金属层形成发射极金属层和集电极金属层，所述发射极金 属层填满所述发射极接触孔，所述集电极金属层填满所述集电极接触孔。
[0038] 在其中一个实施例中，所述埋氧化层采用注氧氧化或者键合方法形成。
[0039] 在其中一个实施例中，所述N型漂移区采用外延法制备。
[0040] 在其中一个实施例中，还包括以下步骤：淀积钝化层，刻蚀金属压焊点接触窗口。
[0041] 上述绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管由于在集电极区域设置了N+集 电极区域，实现了反向导通能力。N+集电极区域、N型漂移区、和P阱区域构成内置二极管， 应用时不需要另外设计反并联二极管单元，节省了芯片面积，同时消除了IGBT与二极管反 并联时的寄生参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1为一实施方式的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的结构示意图；
[0043] 图2为一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0044] 图3为另一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0045] 图4为另一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0046] 图5为另一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0047] 图6为另一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0048] 图7为另一实施方式的P+集电极区域和N+集电极区域的分布示意图；
[0049] 图8为一实施方式的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的等效电路图；
[0050] 图9为一实施方式的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法的 流程图。
【具体实施方式】
[0051] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0052] 如图1所示,一实施方式的绝缘体上娃反向导通横向绝缘栅双极晶体管,包括衬 底10、隔离氧化层（图未示)、P+区域20、P阱区域24、P+发射极区域30、N+发射极区域34、 集电极区域40、场氧化层50、栅氧化层54、多晶硅栅电极60、介质层64、发射极金属层70、 集电极金属层80。
[0053] 衬底10包括依次层叠的P型本体区12、埋氧化层14、P型埋层16和N型漂移区 18。
[0054] 埋氧化层14的材质可以为二氧化硅。埋氧化层14的厚度可以为0. 5μm?2μm。 传统的LIGBT的埋氧化层的厚度比较大，自加热严重影响其温度特性参数，相比之下，该 SOIRCLIGBT的埋氧化层14的厚度较薄，能够减轻SOIRCLIGBT的自加热现象，改善其温 度特性参数。
[0055]P型埋层16具有逆向杂质浓度分布。这里所说的逆向杂质浓度分布是指P型埋层 16中的掺杂浓度向远离埋氧层14的方向依次降低的分布。N型漂移区18中掺杂的N型杂 质分布均匀。P型埋层16中掺杂的P型杂质可以为硼离子等。N型漂移区18掺杂的N型 杂质可以为磷离子等。埋氧化层14的厚度可以为0.5μπι?2μπι。P型埋层16的厚度可 ^3 2μηι~5μηι。
[0056]N型漂移区18和P型埋层16形成有穿通N型漂移区18和P型埋层16的沟槽，沟 槽的底部为埋氧化层14,隔离氧化层填满沟槽，隔离氧化层将N型漂移区18和P型埋层16 隔离为多个硅岛。
[0057] P+区域20形成于N型漂移区18的一端。P+区域20延伸至P型埋层16内。P+ 区域20和P型埋层16互相渗透。P+区域20和P型埋层16互相渗透可以用于提高SOIRC LIGBT的耐压和减弱SOIRCLIGBT的自加热。P+区域20中掺杂的P型杂质可以为硼离子 等。掺杂的P型杂质的浓度可以为IX1〇16离子/cm3?5ΧIO19离子/cm3。
[0058]P阱区域24形成于N型漂移区18的一端，且P阱区域24和P+区域20形成于N 型漂移区18的同一端。P阱区域24和P+区域20接触。P阱区域24掺杂的P型杂质可以 为硼离子等。掺杂的P型杂质的浓度可以为IX1〇15离子/cm3?5XIO17离子/cm3。
[0059]P+发射极区域30形成于P阱区域24,P+发射极区域30和P+区域20接触。P+发射极区域30可以防止闩锁效应的发生。P+发射极区域30掺杂的P型杂质可以为硼离子 等。掺杂的P型杂质的浓度可以为IX1〇16离子/cm3?5XIO19离子/cm3。
[0060]N+发射极区域34形成于P+发射极区域30和P阱区域24交界处。N+发射极区 域34掺杂的N型杂质可以为磷离子或砷离子等。掺杂的N型杂质的浓度可以为IXIO18离 子 /cm3 ?5X102° 离子 /cm3。
[0061] 集电极区域40形成于N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端。集电极区域 40包括P+集电极区域42和N+集电极区域44。N+集电极区域44被P+集电极区域42间 隔设置。结合图2,P+集电极区域42可以呈条状，N+集电极区域44可以呈条状，P+集电 极区域42和N+集电极区域44横向交替分布。结合图3，P+集电极区域42可以呈条状，N+ 集电极区域44可以呈条状，P+集电极区域42和N+集电极区域44也可以纵向交替分布。 P+集电极区域42和N+集电极区域44的分布情况并不限于上述两种情况，请参考图4?图 7，P+集电极区域42和N+集电极区域44还可以按照图4?图7的方式分布，当然，P+集电 极区域42和N+集电极区域44还可以是其他分布方式。
[0062]P+集电极区域42掺杂的P型杂质可以为硼离子等。掺杂的P型杂质的浓度可以 为IXIO18离子/cm3?5X102°离子/cm3。N+集电极区域44掺杂的N型杂质可以为磷离子 或砷离子等。掺杂的N型杂质的浓度可以为IXIO16离子/cm3?5XIO18离子/cm3。
[0063] 继续参考图1，场氧化层50设于N型漂移区18上。场氧化层50覆盖N型漂移区 18和集电极区域40的一部分。场氧化层50的材质可以为硅的氧化物。场氧化层50的厚 度可以为〇·5μηι?2μηι。
[0064] 栅氧化层54设于场氧化层50上。栅氧化层54覆盖场氧化层50、P阱区域24和 N+发射极区域34的一部分。栅氧化层54的材质可以为硅的氧化物。栅氧化层54的厚度 可以为500Α?1500Α。
[0065] 多晶硅栅电极60设于栅氧化层54上。多晶硅栅电极60覆盖栅氧化层54对应P 阱区域24的一端。多晶硅栅电极60的厚度可以为2000A?9000Α。
[0066] 介质层64设于栅氧化层54上。介质层64覆盖多晶娃栅电极60、N+发射极区域 34的一部分和栅氧化层54的一部分。介质层的材质可以为硼磷硅玻璃。介质层64的厚度 可以为3000人?8000人。
[0067] 发射极金属层70设于P+发射极区域30上。发射极金属层70覆盖P+发射极区 域30和N+发射极区域34的一部分。发射极金属层70和介质层64接触。发射极金属层 70材质可以为AlSiCu合金。发射极金属层70的厚度可以为2μm?4μm。
[0068] 集电极金属层80设于集电极区域40上。集电极金属层80覆盖集电极区域40和 栅氧化层54的一部分。集电极金属层80和介质层64接触。集电极金属层80的材质可以 为AlSiCu合金。集电极金属层80的厚度可以为2μm?4μm。
[0069] 上述SOIRCLIGBT由于在集电极区域40设置了N+集电极区域44,实现了反向导 通能力。N+集电极区域44、N型漂移区18和P阱区域24构成内置二极管。其中，集电极 金属层80为内置二极管的阴极，发射极金属层70为内置二极管的阳极。因此，应用时不需 要另外设计反并联二极管单元，一方面可以节省芯片面积，另一方面消除了IGBT与二极管 反并联时的寄生参数。上述SOIRCLIGBT的等效电路图如图8所示。
[0070] 同时，上述绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管由于采用了P埋层结构， 一方面可以提高器件的纵向耐压能力，另一方面还可以降低埋氧化层的厚度，改善SOI器 件的自加热能力严重的问题，提高器件的可靠性。
[0071] 如图9所示，一实施方式的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方 法，包括以下步骤：
[0072]S10、提供衬底，衬底包括依次层叠的P型本体区、埋氧化层、P型埋层和N型漂移 区。
[0073] 埋氧化层14可以采用注氧氧化或者键合的方式制备。
[0074]N型漂移区18可以采用外延法制备。
[0075]S15、在抛光好的衬底的N型漂移区和P型埋层形成穿通N型漂移区和P型埋层的 沟槽，沟槽的底部为埋氧化层，接着在沟槽中沉积硅的氧化物形成隔离氧化层，隔离氧化层 和埋氧化层接触并将N型漂移区和P型埋层隔离为多个硅岛。
[0076] 在抛光好的衬底的N型漂移区18上形成沟槽的工艺步骤为：在抛光好的衬底的 N型漂移区18上采用氧化法或者氮化法形成掩膜层，接着采用光刻法在掩膜层形成沟槽图 形。然后在衬底上刻蚀形成沟槽。沟槽可以采用干法刻蚀形成。
[0077]S20、在N型漂移区的表面形成发射极窗口，往发射极窗口注入P型杂质，推阱后形 成P+区域。
[0078] P+区域20形成于N型漂移区18的一端，且P+区域20延伸至P型埋层16内。P+ 区域20和P型埋层16互相渗透。P+区域20和P型埋层16互相渗透可以用于提高SOIRC LIGBT的耐压和降弱SOIRCLIGBT的自加热。
[0079] 在N型漂移区18的表面形成发射极窗口的工艺步骤为：在S15制备得到的器件的 N型漂移区18上采用旋涂工艺形成光刻胶层，再进行掩膜曝光，在N型漂移区18 -端的表 面上的光刻胶层上形成发射极窗口的图案，从而形成发射极窗口。
[0080] 注入的P型杂质可以为硼离子。注入的P型杂质的表面浓度可以为IXio16离子 /cm3?5XIO19离子/cm3。离子注入的能量可以为120KeV?2000KeV。
[0081] S25、在S20得到的器件的N型漂移区上形成第一氧化物层，刻蚀除去第一氧化物 层两端的氧化物后形成场氧化层。
[0082] 第一氧化物层可以采用干法氧化或湿法氧化形成。场氧化层50的材质可以为二 氧化娃。第一氧化物层的厚度可以为0. 5μηι?2μηι。
[0083] S30、在S25形成的场氧化层上依次形成第二氧化物层和多晶硅层，刻蚀多晶硅层 形成多晶硅栅电极，刻蚀第二氧化物层形成栅氧化层。
[0084] 多晶硅栅电极60覆盖栅氧化层54的一部分，多晶硅栅电极60靠近P+区域20,栅 氧化层54覆盖场氧化层50和N型漂移区18的一部分。
[0085] 第二氧化物层可以采用干法氧化或先干法氧化后湿法氧化形成。栅氧化层54的 材质可以为硅的氧化物。栅氧化层54的厚度可以为500Α?1500Α。多晶硅层可以采用化 学气相沉积法形成。多晶硅层的厚度可以为2000A?9000Α。
[0086] S35、在S30得到的器件的N型漂移区表面形成P阱注入窗口，往P阱注入窗口内 注入P型杂质，推阱后形成P阱区域。
[0087] P阱区域24和P+区域20接触，且P阱区域24延伸至和栅氧化层54接触。
[0088] 在S30得到的器件的N型漂移区18表面形成P阱注入窗口的工艺步骤为：在N型 漂移区18表面采用旋涂工艺形成光刻胶层，再进行掩膜曝光，在光刻胶层上形成P阱注入 窗口的图案，从而在N型漂移区18表面形成P阱注入窗口。
[0089] P型杂质可以为硼离子等。注入的P型杂质的浓度可以为IXIO15离子/cm3? 5XIO17离子/cm3。离子注入的能量可以为60KeV?80KeV。
[0090] S40、在S35得到的器件的P阱区域表面形成N+发射极注入窗口，往N+发射极注 入窗口内注入N型杂质，推阱后形成N+发射极区域。
[0091] N+发射极区域34延伸至和栅氧化层54接触。
[0092] 在S35得到的器件的P阱区域24表面形成N+发射极注入窗口的工艺步骤为：在 S35制备得到的器件的表面采用旋涂工艺形成光刻胶层，再进行掩膜曝光，在P阱区域24表 面的光刻胶层上形成N+发射极注入窗口的图案，从而在P阱区域24表面形成N+发射极注 入窗口。
[0093] N型杂质可以为磷离子或砷离子等。注入的N型杂质的浓度可以为IXIO18离子/ cm3?5X102°离子/cm3。离子注入的能量可以为50KeV?120KeV。
[0094] S45、在S40得到的器件的P阱区域表面形成P+发射极注入窗口，往P+发射极注 入窗口内注入P型杂质，推阱后P+发射极区域。
[0095] P+发射极区域30和P+区域20接触，且P+发射极区域30和N+发射极区域34接 触，P+发射极区域30位于N+发射极区域34远离N型漂移区18的一端。
[0096] 在S40得到的器件的P阱区域24表面形成P+发射极注入窗口的工艺步骤为：在 S40得到的器件的表面采用旋涂工艺形成光刻胶层，再进行掩膜曝光，在P阱区域24表面的 光刻胶层上形成P+发射极注入窗口的图案，从而在P阱区域24表面形成P+发射极注入窗 □。
[0097] P型杂质可以为硼离子等。注入的P型杂质的浓度可以为IXIO16离子/cm3? 5XIO19离子/cm3。离子注入的能量可以为IOOKeV?160KeV。
[0098]S50、在S45得到的器件的N型漂移区远离P+发射极区域的一端的表面形成P+集 电极注入窗口，往P+集电极注入窗口内注入P型杂质，推阱后形成P+集电极区域。
[0099] 在S45得到的器件的N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面形成P+ 集电极注入窗口的工艺步骤为：在S45得到的器件的表面采用旋涂工艺形成光刻胶层，再 进行掩膜曝光，N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面的光刻胶层上形成P+集 电极注入窗口的图案，从而在N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面形成P+ 集电极注入窗口。
[0100]P型杂质可以为硼离子等。注入的P型杂质的浓度可以为IXIO18离子/cm3? 5X102°离子/cm3。离子注入的能量可以为30KeV?60KeV。
[0101]S55、在S50得到的器件的N型漂移区远离P+发射极区域的一端的表面形成N+集 电极注入窗口，往N+集电极注入窗口注入N型杂质，推阱后形成N+集电极区域。
[0102] N+集电极区域44被P+集电极区域42间隔设置。
[0103] 在S50得到的器件的N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面形成N+ 集电极注入窗口的工艺步骤为：在S50得到的器件的表面采用旋涂工艺形成光刻胶层，再 进行掩膜曝光，在N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面的光刻胶层上形成N+ 集电极注入窗口的图案，从而在N型漂移区18远离P+发射极区域30的一端的表面形成N+ 集电极注入窗口。
[0104]N型杂质可以为磷离子或砷离子等。注入的N型杂质的浓度可以为IXIO16离子/ cm3?5XIO18离子/cm3。离子注入的能量可以为40KeV?80KeV。
[0105] 结合图2,P+集电极区域42可以呈条状，N+集电极区域44可以呈条状，P+集电 极区域42和N+集电极区域44横向交替分布。结合图3，P+集电极区域42可以呈条状，N+ 集电极区域44可以呈条状，P+集电极区域42和N+集电极区域44也可以纵向交替分布。 P+集电极区域42和N+集电极区域44的分布情况并不限于上述两种情况，请参考图4?图 7，P+集电极区域42和N+集电极区域44还可以按照图4?图7的方式分布，当然，P+集电 极区域42和N+集电极区域44还可以是其他分布方式。
[0106]S60、在S55得到的器件的多晶硅层上形成第三氧化物层，并进行热回流工艺。
[0107] 热回流工艺可以激活P型杂质和N型杂质。热回流工艺的温度可以为650°C? 900°C。热回流工艺的时间可以为20min?60min
[0108] 第三氧化物层可以采用化学汽相淀积制备。第三氧化物层的材质可以为硼磷硅玻 3?〇
[0109]S65、刻蚀第三氧化物层形成介质层，刻蚀去除的第三氧化物层的部分形成发射极 接触孔和集电极接触孔。
[0110] 发射极接触孔将P+发射极区域30和N+发射极区域34短接，集电极接触孔将所 述P+集电极区域42和N+集电极区域44短接。
[0111] 介质层64覆盖多晶硅栅电极60、N+发射极区域34的一部分和栅氧化层54的一 部分。介质层的材质可以为硼磷硅玻璃。介质层的厚度为3000A?8000A。
[0112]S70、在S65得到的器件上形成金属层，刻蚀金属层形成发射极金属层和集电极金 属层。
[0113] 发射极金属层70填满发射极接触孔，集电极金属层80填满集电极接触孔。
[0114] 金属层的材质为铝。金属层可以采用真空蒸镀或磁控溅射法制备。发射极金属层 70的厚度为2μm?4μm。集电极金属层80的厚度为2μm?4μm。
[0115] 此外，上述SOIRCLIGBT的制备方法还包括以下步骤：
[0116] 在S70得到的器件上淀积钝化层，刻蚀金属压焊点接触窗口。
[0117] 钝化层的材质可以为氮化硅或者二氧化硅。
[0118] 上述SOIRCLIGBT的制备方法，S50和S55的顺序可以进行调换，不影响SOIRC LIGBT的制备。
[0119] 上述SOIRCLIGBT的制备方法通过在N集电极区域40设置N+集电极区域44,从 而使制备得到的SOIRCLIGBT中的N+集电极区域44、N型漂移区18和P阱区域2424构 成内置二极管，应用时不需要另外设计反并联二极管单元，一方面可以节省芯片面积，另一 方面消除了IGBT与二极管反并联时的寄生参数。同时，该SOIRCLIGBT的制备方法的工 艺步骤简单，容易实现。
[0120] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种绝缘体上的硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括： 衬底，所述衬底包括依次层叠的P型本体区、埋氧化层、P型埋层和N型漂移区； 隔离氧化层，所述N型漂移区和所述P型埋层形成有穿通所述N型漂移区和所述P型 埋层的沟槽，所述沟槽的底部为所述埋氧化层，所述隔离氧化层填满所述沟槽，所述隔离氧 化层将所述N型漂移区和所述P型埋层隔离为多个硅岛； 形成于所述N型漂移区一端的P+区域，所述P+区域延伸至所述P型埋层内； 形成于所述N型漂移区一端的P阱区域，所述P阱区域和所述P+区域形成于所述N型 漂移区的同一端，所述P阱区域和所述P+区域接触； 形成于所述P阱区域的P+发射极区域，所述P+发射极区域和所述P+区域接触； 形成于所述P+发射极区域和所述P阱区域交界处N+发射极区域； 形成于所述N型漂移区远离所述P+发射极区域一端的集电极区域，所述集电极区域包 括P+集电极区域和N+集电极区域，所述N+集电极区域被所述P+集电极区域间隔设置； 设于所述N型漂移区上的场氧化层，所述场氧化层覆盖所述N型漂移区和所述集电极 区域的一部分； 设于所述场氧化层上的栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述场氧化层、所述P阱区域和 所述N+发射极区域的一部分； 设于所述栅氧化层上的多晶硅栅电极，所述多晶硅栅电极覆盖所述栅氧化层对应所述 P阱区域的一端； 设于所述栅氧化层上的介质层，所述介质层覆盖所述多晶硅栅电极、N+发射极区域的 一部分和所述栅氧化层的一部分； 设于所述P+发射极区域上的发射极金属层，所述发射极金属层覆盖所述P+发射极区 域和所述N+发射极区域的一部分，所述发射极金属层和所述介质层接触； 设于所述集电极区域上的集电极金属层，所述集电极金属层覆盖所述集电极区域和所 述栅氧化层的一部分，所述集电极金属层和所述介质层接触。
2. 根据权利要求1所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于， 所述P+集电极区域呈条状，所述N+集电极区域呈条状，所述P+集电极区域和所述N+集电 极区域横向交替分布。
3. 根据权利要求1所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于， 所述P+集电极区域呈条状，所述N+集电极区域呈条状，所述P+集电极区域和所述N+集电 极区域纵向交替分布。
4. 根据权利要求1所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于， 所述埋氧化层的材质为二氧化硅。
5. 根据权利要求1所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于， 所述栅氧化层的材质为二氧化硅。
6. 根据权利要求1所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管，其特征在于， 所述介质层的材质为硼磷硅玻璃。
7. -种绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： 提供衬底，所述衬底包括依次层叠的P型本体区、埋氧化层、P型埋层和N型漂移区； 在抛光好的衬底的所述N型漂移区和所述P型埋层形成穿通所述N型漂移区和所述 P型埋层的沟槽，所述沟槽的底部为所述埋氧化层，接着在所述沟槽中形成硅的氧化物形成 隔离氧化层，所述隔离氧化层和所述埋氧化层接触并将所述N型漂移区和所述P型埋层隔 离为多个硅岛； 在所述N型漂移区的表面形成发射极窗口，往所述发射极窗口注入P型杂质，推阱后形 成P+区域，所述P+区域形成于所述N型漂移区的一端，且所述P+区域延伸至所述P型埋 层内； 在所述N型漂移区上形成第一氧化物层，刻蚀除去所述第一氧化物层两端的氧化物后 形成场氧化层； 在所述场氧化层上依次形成第二氧化物层和多晶硅层，刻蚀所述多晶硅层形成多晶硅 栅电极，刻蚀所述第二氧化物层形成栅氧化层，所述多晶硅栅电极覆盖所述栅氧化层的一 部分，所述多晶硅栅电极靠近所述P+区域，所述栅氧化层覆盖所述场氧化层和所述N型漂 移区的一部分； 在所述N型漂移区的表面形成P阱注入窗口，往所述P阱注入窗口内注入P型杂质，推 阱后形成P阱区域，所述P阱区域和所述P+区域接触，且所述P阱区域延伸至和所述栅氧 化层接触； 在所述P阱区域表面形成N+发射极注入窗口，往所述N+发射极注入窗口内注入N型 杂质，推阱后形成N+发射极区域，所述N+发射极区域延伸至和所述栅氧化层接触； 在所述P阱区域表面形成P+发射极注入窗口，往所述P+发射极注入窗口内注入P型 杂质，推阱后形成P+发射极区域，所述P+发射极区域和所述P+区域接触，且所述P+发射 极区域和所述N+发射极区域接触，所述P+发射极区域位于所述N+发射极区域远离所述N 型漂移区的一端； 在所述N型漂移区远离所述P+发射极区域的一端的表面形成P+集电极注入窗口，往 所述P+集电极注入窗口内注入P型杂质，推阱后形成P+集电极区域； 在所述N型漂移区远离所述P+发射极区域的一端的表面形成N+集电极注入窗口，往 所述N+集电极注入窗口注入N型杂质，推阱后形成N+集电极区域，所述N+集电极区域被 所述P+集电极区域间隔设置； 在所述多晶硅层上形成第三氧化物层，并进行热回流工艺； 刻蚀所述第三氧化物层形成介质层，所述刻蚀去除的第三氧化物层的部分形成发射极 接触孔和集电极接触孔，所述发射极接触孔将所述P+发射极区域和所述N+发射极区域短 接，所述集电极接触孔将所述P+集电极区域和所述N+集电极区域短接； 形成金属层，刻蚀所述金属层形成发射极金属层和集电极金属层，所述发射极金属层 填满所述发射极接触孔，所述集电极金属层填满所述集电极接触孔。
8. 根据权利要求7所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法，其 特征在于，所述埋氧化层采用注氧氧化或者键合方法形成。
9. 根据权利要求7所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法，其 特征在于，所述N型漂移区采用外延法制备。
10. 根据权利要求7所述的绝缘体上硅反向导通横向绝缘栅双极晶体管的制备方法， 其特征在于，还包括以下步骤：淀积钝化层，刻蚀金属压焊点接触窗口。
【文档编号】H01L29/739GK104425579SQ201310383065
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】张硕, 芮强, 王根毅, 邓小社 申请人:无锡华润上华半导体有限公司