[发明专利]绝缘栅极双极性晶体管及其制造方法

说明书

本发明一实施例提供一种绝缘栅极双极性晶体管及其制造方法，该绝缘栅极双极性晶体管包括：集极电极；集极层；第一导电型漂移层，设于集极层上；第一射极层；沟槽，自第一射极层的表面延伸入第一导电型漂移层中，其中沟槽具有相对的第一侧及第二侧；栅极电极，填入沟槽中且延伸于第一射极层的表面上，其中在第一侧及第二侧的栅极电极于第一射极层的表面上的延伸距离不同；栅极介电层；第二射极区；层间介电层；及射极电极。

技术领域

本发明实施例是有关于半导体技术，且特别是有关于绝缘栅极双极性晶体管及其制造方法。

背景技术

功率元件广泛地使用在用于驱动及控制高功率的家电制品及车载应用等。此功率元件包括实行开关操作的大输出的功率晶体管。此种功率晶体管，除了功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、功率双极性晶体管外，还包括绝缘栅极双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)。绝缘栅极双极性晶体管兼具金属氧化物半导体场效应晶体管的高输入阻抗与双极性晶体管的低导通电阻。

发明内容

本发明实施例提供一种绝缘栅极双极性晶体管，可降低绝缘栅极双极性晶体管的电流密度与关闭损耗。

本发明一实施例提供的绝缘栅极双极性晶体管，包括：集极电极；集极层，电连接集极电极，且具有第二导电型；第一导电型漂移层，设于集极层上，其中第一导电型与第二导电型不同；第一射极层，设于第一导电型漂移层上，且具有第二导电型；沟槽(trench)，自第一射极层的表面延伸入第一导电型漂移层中，其中沟槽具有相对的第一侧及第二侧；栅极电极，填入沟槽中且延伸于第一射极层的表面上，其中在第一侧及第二侧的栅极电极于第一射极层的表面上的延伸距离不同；栅极介电层，设于栅极电极与沟槽之间、以及栅极电极与第一射极层之间；第二射极区，设于栅极电极两侧的第一射极层中，其中第二射极区具有第一导电型；层间介电层，设于第一射极层上；及射极电极，与第一射极层及第二射极区电连接，其中层间介电层设于栅极电极与射极电极之间。

本发明一实施例提供一种绝缘栅极双极性晶体管的制造方法，包括：提供基板，具有第一导电型，且具有上表面及下表面；形成第一射极区，具有第二导电型，且自基板的上表面延伸入基板中，且第二导电型与第一导电型不同；形成沟槽(trench)，自基板的上表面延伸穿越第一射极区至基板中，其中沟槽具有相对的第一侧及第二侧；形成栅极结构，包括栅极介电层及栅极电极，其中栅极电极填入沟槽中且延伸至基板的上表面上，其中在第一侧及第二侧的栅极电极于基板的上表面上的延伸距离不同，而栅极介电层设于栅极电极与沟槽之间、以及栅极电极与第一射极区之间；形成第二射极区于栅极电极两侧的第一射极区中，其中第二射极区具有第一导电型；形成层间介电层于栅极电极上；形成射极电极，射极电极与第一射极区、第二射极区电连接，且层间介电层设于栅极电极与射极电极之间；形成集极区，具有第二导电型，且自基板的下表面延伸入基板中，其中基板未形成有第一射极区、第二射极区及集极区的部分是作为第一导电型漂移区；及形成集极电极，集极电极电连接集极区。

本发明实施例又提供一种绝缘栅极双极性晶体管的制造方法，包括：提供基板，具有第二导电型，其中基板是作为集极区；形成外延层于基板上，外延层具有第一导电型，且第一导电型与第二导电型不同；形成第一射极区，自外延层的表面延伸入外延层中，且具有第二导电型；形成沟槽(trench)，自第一射极区的表面延伸穿越第一射极区至外延层中，其中沟槽具有相对的第一侧及第二侧；形成栅极结构，包括栅极介电层及栅极电极，其中栅极电极填入沟槽中且延伸至第一射极区的表面，其中在第一侧及第二侧的栅极电极于第一射极区的表面上的延伸距离不同，而栅极介电层设于栅极电极与沟槽之间、以及栅极电极与第一射极区之间；形成第二射极区于栅极电极两侧的第一射极区中，其中第二射极区具有第一导电型，其中外延层未形成有第一射极区及第二射极区的部分是作为第一导电型漂移区；形成层间介电层于栅极电极上；形成射极电极，射极电极与第一射极区、第二射极区电连接，且层间介电层设于栅极电极与射极电极之间；及形成集极电极，集极电极电连接集极区。