[发明专利]一种具有场截止结构的IGBT及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率器件领域，特别涉及一种具有场截止构造的IGBT。

背景技术

IGBT即绝缘栅双极晶体管，是一种有MOSFET(场效应晶体管)与双极晶体管复合的器件，具有很高的耐压以及导电能力。

目前已有的IGBT包括平面IGBT和沟槽IGBT两种。国内对平面IGBT已进行了比较广泛的研究与试制，传统的平面IGBT结构其特点是：具有一个水平的MOS管驱动一个垂直的双极晶体管的结构，但是这种器件Vceon，toff和ttai1等电性能差，产品质量不稳定，工作可靠性较差，经济性和实用性方面均欠理想。另一方面，形成场截止工艺需要1Mev的高能粒子注入机，这种设备价格昂贵并且维修费用高，使生产成本大大增加。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种具有场截止结构的IGBT，该器件具有良好电性能。

实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明从背面到正面依次包括背面金属层、P+集电极区、N-漂移区、P阱区、第一N+发射极区、第二N+发射极区、栅氧层、绝缘层、电极；第一N+发射极区、第二N+发射极区设置在P阱区内且相互隔开；电极的左侧设有栅氧层和绝缘层结构，电极的右侧也设有栅氧层和绝缘层结构，绝缘层将栅氧层与电极隔开；左侧的栅氧层与N-漂移区、P阱区、第一N+发射极区的部分相连；右侧的栅氧层与N-漂移区、P阱区、第二N+发射极区的部分相连；栅氧层与绝缘层之间设有多晶硅层；P+集电极区设有沟槽；所述P+集电极区与N-漂移区之间通过离子注入设有N+缓冲区。

上述N-漂移区为硅片。

本发明的第二个目的是提供一种具有场截止结构的IGBT的制造方法，该制造方法能有效降低企业成本。

实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明包括正面制作步骤和背面制作步骤；以下为背面制作步骤：

a、正面结构的制备完成后，在硅片背面刻蚀沟槽；

b、通过光刻胶做掩膜，在背面进行P离子注入，在N-漂移区和P+集电极区之间形成N+缓冲区，然后激光退火；

c、沉积二氧化硅，然后进行化学机械抛光；

d、进行B离子注入，退火；

e、利用磁控溅射机台在背面镀1-3μm的背面金属层。

上述步骤a中，在对硅片背面进行刻蚀沟槽之前，需对硅片背面进行减薄处理。

上述步骤a中，背面刻蚀沟槽深度范围在0.8-1μm。

上述步骤b中，P离子注入能量为50Kev，掺杂浓度为1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3。

上述步骤a和步骤b的具体制备方法为：先利用光刻工艺，在硅片背面形成间隔排列的光刻胶图案，进行离子注入工艺，形成N+缓冲区，之后去除光刻胶。

上述步骤c中，沉积1μm的二氧化硅膜厚。

上述步骤c中，化学机械抛光将硅片突出的部分与沟槽中沉积的二氧化硅相平。

本发明具有积极的效果：(1)本发明在P+集电极区与N-漂移区之间通过离子注入技术设有N+缓冲区，有效的提高了IGBT的电性能；(2)本发明取消了高能离子注入机的使用，节约了制造成本。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的制备流程图；

图2为本发明背面沟槽结构示意图；

图3为本发明中P离子注入后所形成的N+缓冲区示意图；

图4为本发明制作完成后的结构示意图。

具体实施方式

见图2至图4，本发明从背面到正面依次包括背面金属层13、P+集电极区10、N-漂移区8、P阱区7、第一N+发射极区5、第二N+发射极区6、栅氧层4、绝缘层2、电极1；第一N+发射极区5、第二N+发射极区6设置在P阱区7内且相互隔开；电极1的左侧设有栅氧层4和绝缘层2结构，电极1的右侧也设有栅氧层4和绝缘层2结构，绝缘层2将栅氧层4与电极1隔开；左侧的栅氧层4与N-漂移区8、P阱区7、第一N+发射极区5的部分相连；右侧的栅氧层4与N-漂移区8、P阱区7、第二N+发射极区6的部分相连；栅氧层4与绝缘层2之间设有多晶硅层3；P+集电极区10设有沟槽9；所述P+集电极区10与N-漂移区8之间通过离子注入设有N+缓冲区11；所述N-漂移区8为硅片。

本发明包括正面制作步骤和背面制作步骤；以下为背面制作步骤：

a、正面结构的制备完成后，在硅片背面刻蚀沟槽9；