Igbt元胞結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種IGBT元胞結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是一個復(fù)合器件，由一個MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和一個BJT(雙極性三極管)組成，具有驅(qū)動功率小，導(dǎo)通壓降低，開關(guān)速度快等特點(diǎn)。
[0003]IGBT的柵極結(jié)構(gòu)分為平面柵和溝槽柵。其中平面柵結(jié)構(gòu)工藝簡單，短路能力高，但是導(dǎo)通壓降高，電流密度小。而溝槽柵結(jié)構(gòu)導(dǎo)通壓降小，電流密度大，但其工藝復(fù)雜，易短路。
[0004]IGBT的縱向結(jié)構(gòu)主要分為穿通型和非穿通型。非穿通型相較于穿通型具有工藝簡單，材料成本低，短路能力強(qiáng)，正溫度系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，但是其導(dǎo)通損耗較非穿通型大。
[0005]常用的IGBT的有源區(qū)的元胞幾何結(jié)構(gòu)通常有以下幾種:條形、方形和正六邊形。其中，正六邊形的通態(tài)壓降最小，但是其抗閂鎖能力最弱；條形的抗閂鎖能力強(qiáng)，但通態(tài)壓降最大。不能很好的協(xié)調(diào)耐壓和導(dǎo)通壓降之間的關(guān)系。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種IGBT元胞結(jié)構(gòu)及其制造工藝來解決上述問題。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種IGBT元胞結(jié)構(gòu)，所述IGBT元胞結(jié)構(gòu)的多晶硅孔為八邊形。
[0008]所述多晶硅孔為正八邊形，且正八邊形的八個角均鈍化處理。
[0009]從背面到正面依次為集電極、集電區(qū)、漂移區(qū)、阱區(qū)、左發(fā)射極、右發(fā)射極、柵氧化層、絕緣層和金屬層，所述的左發(fā)射極和右發(fā)射極設(shè)置在阱區(qū)內(nèi)且相互隔開，所述的IGBT元胞的左側(cè)設(shè)有柵氧化層和絕緣層，所述的IGBT元胞結(jié)構(gòu)的右側(cè)也設(shè)有柵氧化層和絕緣層，所述的金屬層覆蓋在IGBT元胞結(jié)構(gòu)的正面，所述的絕緣層將柵氧化層和金屬層隔開，所述的柵氧化層和絕緣層之間設(shè)有多晶硅層，所述的多晶硅層中心形成多晶硅孔。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型IGBT元胞結(jié)構(gòu)及其制造工藝，(I) IGBT有源區(qū)元胞也就是多晶硅孔，類似八邊形，但較八邊形形狀平滑。此形狀結(jié)合整個IGBT元胞結(jié)構(gòu)，較現(xiàn)有的六邊形、長條形、方形元胞結(jié)構(gòu)，具有電流密度大，通態(tài)壓降低，工藝制作簡單等優(yōu)點(diǎn)，(2)本實(shí)用新型能夠較好的折中導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗之間的關(guān)系，(3)采用N型襯底，形成N-區(qū)；長柵氧，淀積多晶硅，刻蝕形成類似八邊形多晶硅開孔，形成柵極；摻雜硼離子，形成P-基區(qū)；摻雜砷離子，形成N+區(qū)；濺射金屬鋁，形成發(fā)射極；背面摻雜硼離子，鍍鋁、鈦、鎳或銀，形成集電極，工藝簡單，成本低。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型IGBT元胞結(jié)構(gòu)最優(yōu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0013]圖2是圖1中多晶硅孔的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中1、集電區(qū)，2、漂移區(qū)，3、阱區(qū)，4、左發(fā)射極，5、右發(fā)射極，6、柵氧化層，7、絕緣層，8、金屬層,9、集電極，10、多晶娃層，11、多晶娃孔。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型IGBT元胞結(jié)構(gòu)，IGBT元胞結(jié)構(gòu)的多晶硅孔11為八邊形。
[0017]多晶硅孔11為正八邊形，且正八邊形的八個角均鈍化處理。
[0018]從背面到正面依次為集電極9、集電區(qū)1、漂移區(qū)2、阱區(qū)3、左發(fā)射極4、右發(fā)射極
5、柵氧化層6、絕緣層7和金屬層8，左發(fā)射極4和右發(fā)射極5設(shè)置在阱區(qū)3內(nèi)且相互隔開，IGBT元胞的左側(cè)設(shè)有柵氧化層6和絕緣層7，IGBT元胞結(jié)構(gòu)的右側(cè)也設(shè)有柵氧化層6和絕緣層7，金屬層8覆蓋在IGBT元胞結(jié)構(gòu)的正面，絕緣層7將柵氧化層6和金屬層8隔開，柵氧化層6和絕緣層7之間設(shè)有多晶娃層10,多晶娃層10中心形成多晶娃孔11。
[0019]一種制作IGBT元胞結(jié)構(gòu)的制造工藝，步驟如下，
[0020]a、采用η型硅材料的漂移區(qū)2，
[0021]b、在漂移區(qū)2的表面采用干法氧化工藝生長形成柵氧化層6，柵氧化層6厚度為500埃到1000埃。
[0022]C、在柵氧化層6表面沉積多晶硅層10并且形成多晶硅層10中心的多晶硅孔11，
[0023]d、在多晶硅孔11處向漂移區(qū)2注入劑量為l*1013cnT3-l*1015cnT3硼離子后采用退火工藝形成阱區(qū)3，
[0024]e、在多晶硅孔11處向漂移區(qū)2注入劑量為l*1014cnT3-9*1015cnT3砷離子后采用退火工藝形成左發(fā)射極4和右發(fā)射極5，
[0025]f、在多晶硅層10表面淀積絕緣層7，進(jìn)行平坦化，刻蝕接觸孔；
[0026]g、采用濺射工藝，濺射金屬層8，金屬層8覆蓋整個元胞區(qū)，形成發(fā)射極，金屬層厚度為3 u m_4 u m。金屬層為招層
[0027]h、硅片背面減薄后，能量注入硅片背面，形成集電區(qū)1，能量的注入劑量為l*1013cm_3-l*1015cm_3。
[0028]1、采用蒸發(fā)工藝，在背面蒸發(fā)Al、T1、Ni和Ag金屬，形成集電極9。Al、T1、Ni和Ag的厚度分別為2000埃、2000埃、2000埃和8000埃。
[0029]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種IGBT元胞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述IGBT元胞結(jié)構(gòu)的多晶硅孔(11)為八邊形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT元胞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述多晶硅孔(11)為正八邊形，且正八邊形的八個角均鈍化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT元胞結(jié)構(gòu)，其特征是:從背面到正面依次為集電極(9)、集電區(qū)(I)、漂移區(qū)(2)、阱區(qū)(3)、左發(fā)射極(4)、右發(fā)射極(5)、柵氧化層(6)、絕緣層(7)和金屬層(8)，所述的左發(fā)射極(4)和右發(fā)射極(5)設(shè)置在阱區(qū)(3)內(nèi)且相互隔開，所述的IGBT元胞的左側(cè)設(shè)有柵氧化層(6)和絕緣層(7)，所述的IGBT元胞結(jié)構(gòu)的右側(cè)也設(shè)有柵氧化層(6)和絕緣層(7)，所述的金屬層(8)覆蓋在IGBT元胞結(jié)構(gòu)的正面，所述的絕緣層(7)將柵氧化層(6)和金屬層(8)隔開，所述的柵氧化層(6)和絕緣層(7)之間設(shè)有多晶硅層(10)，所述的多晶硅層(10)中心形成多晶硅孔(11)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種IGBT元胞結(jié)構(gòu)，IGBT元胞結(jié)構(gòu)的多晶硅孔為八邊形。本實(shí)用新型IGBT元胞結(jié)構(gòu)及其制造工藝，(1)IGBT有源區(qū)元胞也就是多晶硅孔，類似八邊形，但較八邊形形狀平滑。此形狀結(jié)合整個IGBT元胞結(jié)構(gòu)，較現(xiàn)有的六邊形、長條形、方形元胞結(jié)構(gòu)，具有電流密度大，通態(tài)壓降低，工藝制作簡單等優(yōu)點(diǎn)，(2)本實(shí)用新型能夠較好的折中導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗之間的關(guān)系。
【IPC分類】H01L21-331, H01L29-06, H01L29-739
【公開號】CN204424261
【申請?zhí)枴緾N201520068505
【發(fā)明人】張志娟, 郝建勇, 周炳
【申請人】蘇州同冠微電子有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月30日