【技术领域】
本发明涉及半导体制造工艺技术领域，特别地，涉及一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法。
背景技术：
绝缘栅双极型晶体管(igbt)，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；mosfet驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
与功率mosfet相比，igbt最显著的区别是在n型衬底下方加入了一层p型材料。器件工作时，p型材料中的空穴会注入到n型衬底中，进行导电调制，以降低器件的通态电压，但带来的问题是，igbt在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为mosfet关断后，注入到n型衬底的大量导电空穴难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，器件不能立刻关断，极大的限制了器件的高频应用。
当前降低igbt关断时间，主要有以下手段：1)添加n+缓冲层，提供大量可供空穴复合的电子；2)实际应用中，串联一个快恢复二极管(frd)，通过二极管的快恢复特性，降低igbt的拖尾电流；3)在衬底内引入相关缺陷，如电子辐照，重金属扩散(pt)等，使得注入的空穴在缺陷内尽快复合，降低拖尾时间。
实际上，三种方法都有各自的缺点，比如方法1，添加的n+缓冲层，需要额外增加一层外延，成本较高。方法二，需要串联另外一个器件，包括封装，小尺寸应用等，易受到限制。方法三，成本高，不利于生产，同时易给产线造成污染(重金属等)。
技术实现要素：
本发明的其中一个目的在于为解决上述至少一个技术问题而提供一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法。
一种绝缘栅双极晶体管，其包括p型衬底、形成于所述p型衬底表面的多个沟槽、形成于所述p型衬底的沟槽所在一侧的表面上及沟槽中的n型外延。
在一种实施方式中，所述绝缘栅双极晶体管还包括形成于所述n型外延表面的p型体区、形成于所述p型体区表面源区、形成于所述p型体区、源区及所述n型外延层上的栅极。
在一种实施方式中，所述沟槽均匀分布于所述p型衬底上，所述p型衬底上的所有沟槽的平面面积小于所述p型衬底的平面面积的三分之一。
在一种实施方式中，所述沟槽平面上的长度与宽度均为0.1um；所述沟槽的深度在500埃-1500埃的范围内。
在一种实施方式中，所述沟槽的平面形状为圆形、方形、三角形或六角形。
一种绝缘栅双极晶体管的制作方法，其包括以下步骤：
提供p型衬底，在所述p型衬底上形成光刻胶；
利用所述光刻胶对所述p型衬底进行刻蚀，从而在所述p型衬底表面形成多个沟槽，去除光刻胶；
对所述p型衬底的多个沟槽进行高温快速热退火；
在所述p型衬底的沟槽所在一侧的表面上及沟槽中形成n型外延。
在一种实施方式中，所述制作方法还包括以下步骤：在所述n型外延表面形成p型体区，在所述p型体区表面形成源区，在所述p型体区、源区及所述n型外延层上形成栅极。
在一种实施方式中，所述沟槽均匀分布于所述p型衬底上，所述p型衬底上的所有沟槽的平面面积小于所述p型衬底的平面面积的三分之一。
在一种实施方式中，所述沟槽的深度在500埃-1500埃的范围内。
在一种实施方式中，所述高温快速热退火的温度在1100摄氏度-1200摄氏度的范围内，所述高温快速热退火的时间在15秒-30秒的范围内。
本发明提供一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法，由于所述p型衬底和n型外延之间具有所述多个沟槽，在沟槽内存在有经过刻蚀工艺导致的缺陷，可以作为后续注入空穴的复合中心，极大的降低了器件的关断时间，提高了绝缘栅双极晶体管的器件性能。同时，本发明绝缘栅双极晶体管及其制作方法与现有工艺兼容，工艺简单，成本低。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一较佳实施方式的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图。
图2-图4是图1所示绝缘栅双极晶体管的制作方法的部分步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1是本发明一较佳实施方式的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图。所述绝缘栅双极晶体管包括p型衬底、形成于所述p型衬底表面的多个沟槽、形成于所述p型衬底的沟槽所在一侧的表面上及沟槽中的n型外延、形成于所述n型外延表面的p型体区、形成于所述p型体区表面源区、形成于所述p型体区、源区及所述n型外延层上的栅极。
其中，从平面上看，所述多个沟槽均匀分布于所述p型衬底上，所述p型衬底上的所有沟槽的平面面积小于所述p型衬底的平面面积的三分之一。进一步地，所述沟槽平面上的长度与宽度均为0.1um；所述沟槽的深度在500埃-1500埃的范围内。所述沟槽的平面形状为圆形、方形、三角形或六角形，但并不限于上述。
请参阅图2-图4，图2-图4是图1所示绝缘栅双极晶体管的制作方法的部分步骤的结构示意图。所述绝缘栅双极晶体管的制作方法包括以下步骤。
步骤s1，请参阅图2，提供p型衬底，在所述p型衬底上形成光刻胶。
步骤s2，请参阅图3，利用所述光刻胶对所述p型衬底进行刻蚀，从而在所述p型衬底表面形成多个沟槽，去除光刻胶。所述沟槽可以为圆形，方形，三角形，六角形等，对形状不做具体限制。在光刻工艺能力可以达到的情况下，所述沟槽的平面尺寸越小越好，以方形沟槽为例，较佳的尺寸为0.1um*0.1um。所述沟槽的平面面积占所述p型衬底平面面积的比率要小于1/3，若比率过大，则引入的缺陷过多，易造成器件漏电。比率过小，引入的缺陷过少，不利于后续空穴的复合。所述沟槽的刻蚀深度通常为500-1500a，可以采用干法刻蚀，也可采用湿法腐蚀。重要是在所述p型衬底表面做刻蚀工艺。刻蚀过程中，会对衬底表面造成一定程度的损伤，损伤的区域，可以作为后续空穴的复合中心。
步骤s3，对所述p型衬底的多个沟槽进行高温快速热退火。所述步骤s3中，所述高温快速热退火的温度在1100摄氏度-1200摄氏度的范围内，退火时间在15秒-30秒的范围内。此步退火的目的是为了消除掉刻蚀过程中的副产物，同时对位错等进行修复。
步骤s4，请参阅图4，在所述p型衬底的沟槽所在一侧的表面上及沟槽中形成n型外延。具体地，所述步骤s4中，可以按传统工艺，生长n型外延。由于所述p型衬底和n型外延之间具有多个经过刻蚀的小沟槽，在沟槽内存在有经过刻蚀工艺导致的缺陷，可以作为后续注入空穴的复合中心，极大的降低了器件的关断时间。
步骤s5,请参阅图1，在所述n型外延表面形成p型体区，在所述p型体区表面形成源区，在所述p型体区、源区及所述n型外延层上形成栅极。
本发明提供一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法，由于所述p型衬底和n型外延之间具有所述多个沟槽，在沟槽内存在有经过刻蚀工艺导致的缺陷，可以作为后续注入空穴的复合中心，极大的降低了器件的关断时间，提高了绝缘栅双极晶体管的器件性能。同时，本发明绝缘栅双极晶体管及其制作方法与现有工艺兼容，工艺简单，成本低。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。