[发明专利]集成MOSFET的IGBT器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是指一种集成MOSFET的IGBT器件，本发明还涉及所述集成MOSFET的IGBT器件的制造方法。

背景技术

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transi stor:绝缘栅双极型晶体管）是一种大功率的电力电子器件，当前IGBT主要是分立器件。如图14所示，是一种常见的硅栅IGBT器件，重掺杂N型硅衬底11上具有轻掺杂N型外延12，外延12中具有IGBT的基区13以及发射区14，外延表面是多晶硅栅极15。重掺杂N型硅衬底11底部（背面）具有重掺杂的P型注入层，并淀积金属引出IGBT的集电极。该器件仅为IGBT分立器件，并没有集成其他功率器件在芯片内。

为了正常使用IGBT芯片，需要在外围连接其它的相关驱动器件才能正常使用，例如栅驱动电路，来驱动IGBT芯片的开启和关断。这需要在外围设计不同的驱动电路，提出模型来匹配，需要做多套光刻掩膜版，多方设计人员来设计不同的模块并搭配在一起使用，增加了电路的复杂性、兼容性以及成本和风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种集成MOSFET的IGBT器件，自带栅驱动电路。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供所述集成MOSFET的IGBT器件的制造方法。

为解决上述问题，本发明所述的集成MOSFET的IGBT器件，包含：

在N型硅衬底上的N型外延中，具有隔离的MOSFET及IGBT区；

所述MOSFET，位于外延层中的隔离结构中，所述隔离结构具有一位于衬底中的P型埋层，埋层两侧上方各具有氧化硅形成的隔离沟槽连接到所述P型埋层；所述隔离沟槽与P型埋层即形成隔离结构；隔离结构中靠隔离沟槽均具有P阱，P阱之间具有N阱，所述P阱中具有所述MOSFET的N型源区及P型引出区，所述N阱中具有所述MOSFET的N型漏区；P阱与N阱之间的外延表面具有MOSFET的栅氧化层及多晶硅栅极；

所述IGBT区，在外延中具有P阱，P阱中具有所述IGBT的N型发射区及P型引出区；P阱上的外延表面具有所述IGBT的栅极；

整个硅衬底的背面具有P型注入层，淀积金属层将衬底背面的P型注入层引出，形成IGBT器件的集电极。

进一步地，所述MOSFET为IGBT的栅驱动电路。

进一步地，所述MOSFET与IGBT之间实现完全隔离，相互之间没有漏电

另外，本发明提供所述的集成MOSFET的IGBT器件的制造方法，包含如下工艺步骤：

第1步，在N型衬底中离子注入形成P型埋层；

第2步，在N型衬底上生长N型外延；

第3步，在外延上生长一层氧化硅层及一层氮化硅层；

第4步，刻蚀氮化硅层形成隔离沟槽区；

第5步，进一步刻蚀隔离结构区形成隔离沟槽，隔离沟槽深至P型埋层；通过高压氧工艺在隔离沟槽区域形成厚的二氧化硅；

第6步，去除外延表面的氮化硅和二氧化硅；

第7步，在外延中制作P阱；

第8步，在外延中制作N阱；

第9步，外延表面制作二氧化硅及多晶硅栅极；

第10步，在P阱中注入制作N型的源区，在N阱中注入制作N型的漏区；

第11步，在P阱中注入制作P型引出区；

第12步，在硅片正面制作多个接触孔，将正面的源区、P型引出区及漏区引出；

第13步，在硅片背面淀积背面金属将衬底引出，形成IGBT的集电极。

进一步地，所述第1步中，N型衬底的掺杂浓度为大于1x10¹²CM^-3；P型埋层的注入离子为硼，注入能量为100KeV以上，注入剂量为大于1x10¹⁴CM^-2。

进一步地，所述第2步中，淀积的N型外延厚度大于1微米，外延的掺杂浓度为大于1x10¹²CM^-3；外延的掺杂浓度与衬底相同。

进一步地，所述第3步中，氧化硅层厚度为以上，氮化硅层厚度为以上。

进一步地，所述第4步中，MOSFET与IGBT之间的隔离部分通过版图定义，用湿法刻蚀将隔离结构区域的氮化硅去除。

进一步地，所述第5步中，高压氧工艺使外延表面到P型埋层之间形成一个重掺杂和厚氧化膜包围的区域。