[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法，一种绝缘栅双极晶体管包括N‑型基区、P型基区、背P+发射区、N+发射区、栅氧化层、多晶栅、集电极、发射极、栅电极，一种绝缘栅双极晶体管的其制造方法，一、形成栅氧化层；二、形成多晶栅；三、形成P型基区；四、形成N+发射区；五、形成栅电极和寿命控制线；六、形成发射极和栅电极；七、形成背P+发射区；八、形成集电极，本发明减小N‑型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能。

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法。

背景技术

IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET输入级和PNP晶体管输出级复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点控制和响应，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点功率级较为耐用，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。

寿命控制技术的原理是向器件内部引入空间分布适当的复合中心,以有效减小少子寿命,提高器件开关速度。现有用于高压功率器件的寿命控制技术分为传统寿命控制技术(扩金、扩铂、电子辐照)和局域寿命控制技术(H+,He2+等

传统寿命控制技术主要有扩散贵金属(扩金和扩铂)和电子辐照两种。这两种技术都是在整个器件中大范围地引入复合中心,通过控制引入复合中心的浓度来调节器件通态功耗与开关功耗的折衷。

贵金属原子通过硅表面向器件内部扩散形成点缺陷,缺陷的形式有:间隙原子缺陷和替位原子缺陷。替位原子缺陷是贵金属原子将硅原子踢出并取代其位置,这种缺陷是电活性的,是有效的复合中心。贵金属原子通过踢出扩散机制在硅中引入复合中心的过程是:扩散之初,金属原子以间隙原子的形式快速进入半导体中,随后金属间隙原子会踢出并替位硅原子,形成贵金属替位原子和硅间隙原子。这种金属原子与硅原子换位过程是可逆的,只有被踢出的硅间隙原子去除后才能形成稳定的贵金属替位原子,这样才能在整个器件内部引入适当浓度的有效复合中心。由于金、铂原子浓度分布为U型槽结构,这是因为表面区的硅间隙原子因高温外扩散而从硅片中消除掉。金、铂在硅中的扩散有许多复杂的行为特性,很难精确地控制整个扩散过程和由此形成的缺陷浓度。此外,因扩散是在电极制作前进行的,对性能不合格的产品不能再次扩散。

发明内容

本发明的目的是克服现有产品中不足，提供一种可以减小N-型基区的载流子寿命，从而改善器件的开关性能的绝缘栅双极晶体管及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种绝缘栅双极晶体管，包括N-型基区、P型基区、背P+发射区、N+发射区、栅氧化层、多晶栅、集电极、发射极、栅电极，所述集电极位于背P+发射区的背面，所述N-型基区位于背P+发射区的正面，所述发射极、栅氧化层位于N-型基区上方，所述发射极、栅氧化层都与N-型基区相连，所述多晶栅位于栅氧化层上方且与栅氧化层相连，所述栅电极位于多晶栅上方且与多晶栅相连，所述N+发射区、P型基区、寿命控制线位于N-型基区内，所述P型基区位于寿命控制线的上方，所述N+发射区位于P型基区上方，所述N+发射区与P型基区相连，所述发射极、栅氧化层都位于N+发射区上方，所述寿命控制线的上方且在N-型基区内的区域为寿命控制区域。

本发明的发射极、栅氧化层并排位于N+发射区上方。

本发明的N+发射区、P型基区都与发射极相连。

本发明的N+发射区、P型基区都与栅氧化层相连。

一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其具体步骤如下：

一、在硅衬底上干氧生长的栅氧，形成栅氧化层，所述硅衬底为N-型基区；

二、在炉管内生长一层多晶层后，利用光刻腐蚀在器件内部，刻出栅极形状，形成多晶栅；

三、注入B化学元素并进行热扩散，形成P型基区；