[实用新型]全自对准型绝缘栅双极晶体管

说明书

技术领域

本实用新型的涉及电力电子技术领域的半导体器件，具体为全自对准型绝缘栅双极晶体管。

背景技术

在节能环保的大背景下，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在诸如工业逆变器、新能源发电、轨道交通、家用电器等电力电子行业发挥着巨大的作用。传统平面栅型IGBT依然占据巨大的市场份额，此类IGBT优势在于制作简单，价格低廉。相较于沟槽栅型IGBT，其主要问题在于JFET效应（结型场效应管）所导致的夹紧现象，导致导通压降较大。

为减小JFET效应，提高PIN区域面积与PNP区域面积之比是一条有效的途径，而提高该比值可以通过增加栅极宽度（L）或者减小元胞窗口宽度（W）。前者会导致元胞尺寸增大，降低器件产率，并可能导致击穿电压减小；后者既能改善导通压降，又能减小元胞尺寸，提高器件产率；因此后者更受大家的亲睐。但是受限于光刻精度，元胞窗口的缩小存在限制，如欲进一步缩小W，就必须引入更高进度的光刻设备，这将提高器件本身的制作成本。

现在提出了一种无需光刻的自对准技术，即侧墙技术。由于在实际的制作过程中，侧墙工艺之后，还有许多步骤，涉及到高温、刻蚀等等，会对侧墙的形貌产生影响，从而影响侧墙耐电压能力。为解决这个问题，专利在侧墙技术基础上提出一种具有侧墙保护功能的新型IGBT器件结构。

现有专利CN201110448456.0、申请日为2011-12-28、名称为“沟槽绝缘栅型双极晶体管的制作方法”的发明专利，其技术方案为：实用新型提供一种沟槽绝缘栅型双极晶体管的制作方法，包括步骤：提供衬底，分为有源区和终端结构区域；在终端结构区域开出保护环的窗口；通过离子注入和扩散工艺在衬底中形成器件保护环；在衬底表面形成场氧，完成有源区定义；在衬底和场氧表面形成沟槽硬掩模层和光刻胶层，并对光刻胶层作图形化；刻蚀沟槽硬掩模层，露出衬底；在衬底表面淀积侧壁保护层并回刻，在沟槽硬掩模层的两侧侧壁处形成保护侧墙，在衬底表面生长热氧化层；以沟槽硬掩模层和保护侧墙为硬掩模，依次刻蚀热氧化层和衬底，在衬底中形成沟槽，热氧化层在沟槽顶部边缘伸入保护侧墙与衬底之间，形成鸟嘴。

上述专利是针对沟槽型IGBT，并不能适用于平面型IGBT，并且上述专利的的保护侧墙不能起到在工艺中掩膜的作用，其所提到的侧墙保护层实际上仍然是只是侧墙而已，并没有针对侧墙本身再进行保护。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的上述问题，现提出一种全自对准型绝缘栅双极晶体管。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种全自对准型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：包括有第一导电类型衬底，第一导电类型衬底的正面设置有第二导电类型基区，所述第二导电类型基区正面设置有第二导电类型重掺区，所述第一导电类型衬底、第二导电类型基区和第二导电类型重掺区均呈“凹”形，在所述第二导电类型基区内设有第一导电类型发射区，第一导电类型发射区分别设置在第二导电类型深扩散区 “凹”型的两凸起端内，同时第一导电类型发射区也分别位于第二导电类型重掺区的“凹”型的两凸起端内，所述第二导电类型深扩散区的两凸起端、第二导电类型重掺区与所述第一导电类型衬底的两凸起端齐平与，所述三部分的两凸起端上由下至上依次设置有第一绝缘层、多晶硅栅极、第二绝缘层、侧墙保护层和第三绝缘层，所述第一导电类型发射区上设置有侧墙绝缘层，所述侧墙绝缘层与第一绝缘层、多晶硅栅极和第二绝缘层的端面接触；所述第一导电类型衬底的背面设置有第二导电类型集电区。

第一导电类型为P型或N型，第二导电类型为P型或N型，所述第一导电类型和第二导电类型的类型相异。

所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层均包括氧化硅层、氮化硅层和金属氧化物层。

所述金属氧化物层为氧化铝层、氧化锡层、氧化镓层、氧化铋层或氧化锌层。

所述第二绝缘层和第三绝缘层厚度大于5000A，侧墙保护层厚度大于100A。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用了侧墙及其保护结构，保护结构的设立能保证侧墙不受损伤，保存完整的形貌，具有更加稳定的工艺生产特性和电学特性表现。

2、本实用新型的侧墙不仅承担工艺中掩膜（注入及刻蚀）的作用，而且还是器件的功能组成部分（承受栅极与发射极之间的电压），本专利的侧墙可以选用氧化硅，非常方便。