專利名稱：一種絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種晶體管，尤其涉及一種絕緣柵雙極型晶體管。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體功率器件正在日新月異地向前發(fā)展著。近年來，繼晶閘管、雙向晶閘管、可
關(guān)斷晶閘管、巨型晶體管等功率器件之后，又出現(xiàn)一類新的成員絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
及MOS控制晶閘管(MCT)。這類新型的功率器件具有較為容易的電壓控制、很強的電流處理
能力和良好的高頻工作特征。隨著這類器件的斷態(tài)電壓耐量不斷提高、通態(tài)電流容量的增
大，在范圍廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中，必將逐步替代早期的功率器件而成為主宰力量。 通態(tài)壓降及耐壓值是衡量絕緣柵雙極晶體管性能的重要參數(shù)，然而如何在不損失通
態(tài)壓降的情況即在不改變IGBT低功耗特性的情況下提高其耐壓值是目前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容 為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型絕緣柵雙極型晶體管，通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下 —種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)。[0007] 本實用新型絕緣柵雙極型晶體管與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。

圖1是本實用新型第一實施例截面圖。[0009] 圖2是本實用新型第二實施例截面圖。 圖3是本實用新型IGBT與傳統(tǒng)IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線對比圖。 圖4是本實用新型IGBT與傳統(tǒng)IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線對比圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型絕緣柵雙極型晶體管作進一步描述。
3[0013] 第一實施例請參照圖1、圖3及圖4， 一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底 表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層2，淀積在柵極 氧化層上的多晶硅柵極1，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)3及位于p+阱區(qū)與 柵極氧化層之間的N+阱區(qū)4，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)5，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極7 及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極6，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方 的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)8，多晶硅柵極之間的間隙小于p阱區(qū)的橫向?qū)挾取?所述濃P型阱區(qū)8位于柵極氧化層正中央下方，其由高濃度的p+離子注入形成在 多晶硅光刻后的多晶硅柵下方的襯底內(nèi)，所述P+阱區(qū)3由高濃度的p+離子注入形成在多 晶光刻后的光刻區(qū)域內(nèi)，接著進行擴散，隨后在光刻區(qū)進行濃N+離子注入形成N+阱區(qū)。N+ 阱區(qū)形成后接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻及正面蒸鍍金屬膜形成發(fā)射極。 接著再進行襯底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度p+離子注入形成注入 區(qū)，最后在背面蒸鍍金屬膜形成集電極。 圖3中A為傳統(tǒng)IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖，B為 本實用新型IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖。由圖3可知，正 向?qū)〞r集電極電流為0. 00003A對應(yīng)的集電極電壓即為通態(tài)壓降Vce (on)，圖中兩曲線對 比可以看出兩種結(jié)構(gòu)的通態(tài)壓降Vce(on)差異小于3%基本可以忽略。也就是證明了在相 同器件尺寸的條件下本實用新型結(jié)構(gòu)的IGBT結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)的IGBT結(jié)構(gòu)在正向通態(tài)壓降 Vce (on)方面幾乎沒有變化。 圖4中A1為傳統(tǒng)IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖，Bl 為本實用新型IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱軸)電壓(橫軸)曲線圖，由圖中可知，反 向關(guān)斷時集電極電流為3e-10A所對應(yīng)的集電極電壓即為器件的擊穿電壓或耐壓，由圖中 兩曲線對比可以看出本實用新型的IGBT結(jié)構(gòu)提高了 10%以上的器件反向擊穿電壓。 第二實施例請參照圖2、圖3及圖4， 一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底 表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層2，淀積在柵極 氧化層上的多晶硅柵極1，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)3及位于p+阱區(qū)與 柵極氧化層之間的N+阱區(qū)4，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)5，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極 7及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極6，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下 方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)8。 所述濃P型阱區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙大于p阱區(qū) 的橫向?qū)挾取?所述濃P型阱區(qū)8由高濃度的p+離子注入形成在多晶硅光刻后的多晶硅柵下方 的襯底內(nèi)，所述P+阱區(qū)3由高濃度的p+離子注入形成在多晶光刻后的光刻區(qū)域內(nèi)，接著進 行擴散，隨后在光刻區(qū)進行濃N+離子注入形成N+阱區(qū)。 N+阱區(qū)形成后接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻及正面蒸鍍金屬膜形成發(fā) 射極。 接著再進行襯底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度p+離子注入形成注入 區(qū)，最后在背面蒸鍍金屬膜形成集電極。 圖3中A、B分別為傳統(tǒng)IGBT與本實用新型IGBT正向?qū)〞r集電極電流(縱軸) 電壓(橫軸)曲線圖，由圖3可知，正向?qū)〞r集電極電流為0.00003A對應(yīng)的集電極電壓即為通態(tài)壓降Vce(on)，從圖中兩曲線對比可以看出兩種結(jié)構(gòu)的通態(tài)壓降Vce(on)差異小 于3X基本可以忽略。也就是證明了在相同器件尺寸的條件下本實用新型IGBT結(jié)構(gòu)相比傳 統(tǒng)的IGBT結(jié)構(gòu)在正向通態(tài)壓降Vce(on)方面幾乎沒有變化。 圖4中Al、 Bl分別為傳統(tǒng)IGBT與本實用新型IGBT反向關(guān)斷時集電極電流(縱 軸)電壓(橫軸)曲線圖，由圖中可知，反向關(guān)斷時集電極電流為3e-10A所對應(yīng)的集電極 電壓即為器件的擊穿電壓或耐壓，由圖中兩曲線對比可以看出本實用新型的IGBT結(jié)構(gòu)提 高了 10%以上的器件反向擊穿電壓。 本實用新型絕緣柵雙極型晶體管，通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了 一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。
權(quán)利要求一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，其特征在于所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)。
2. 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述濃P型阱區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙小于P阱區(qū)的橫向?qū)挾取?br> 3. 如權(quán)利要求l所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述濃P型阱區(qū)位于柵極氧化層正中央下方，多晶硅柵極之間的間隙大于p阱區(qū)的橫向?qū)挾取?br> 4. 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于所述p+阱區(qū)由高濃度的p+離子注入形成在對多晶硅光刻后的光刻區(qū)域內(nèi)，接著進行擴散，隨后在光刻區(qū)進行濃N+離子注入形成N+阱區(qū)。
5. 如權(quán)利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于N+阱區(qū)形成后接著再進行擴散；隨后進行引線孔光刻及正面蒸鍍金屬膜形成發(fā)射極。
6. 如權(quán)利要求5所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于接著再進行襯底背面研磨使圓片背面減薄進而進行高濃度P+離子注入形成注入?yún)^(qū)，最后在背面蒸鍍金屬膜形成集電極。
專利摘要本實用新型一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括在N-襯底表面進行低濃度的N-離子注入形成的襯底，形成在襯底表面的柵極氧化層，淀積在柵極氧化層上的多晶硅柵極，形成在柵極氧化層與N-襯底之間的p+阱區(qū)及位于p+阱區(qū)與柵極氧化層之間的N+阱區(qū)，位于N-襯底下方的背面注入?yún)^(qū)，位于注入?yún)^(qū)下方的集電極及位于柵極氧化層上方的發(fā)射極，所述多晶硅柵極為非連續(xù)的兩部分，在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)；其通過在柵極氧化層下方的N-型襯底上增加了一個濃P型阱區(qū)，實現(xiàn)了在不損失絕緣柵雙極型晶體管通態(tài)壓降的情況提高了其耐壓值。
文檔編號H01L29/06GK201490194SQ20092019217
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者屈志軍, 曾祥 申請人:無錫鳳凰半導(dǎo)體科技有限公司