[发明专利]可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

摘要

本发明公开一种可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管，包括衬底，器件的两端设置有形状相同，但参数可变的结构，本发明还公开一种可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管的制备方法，本发明中提出的结构有效解决了常规沟槽型IGBT反向阻断能力弱的问题以和关断时间长的问题，提供了一种适用性极强的可双端控制的双向型器件，可替代以多个半导体器件组成具有双向特性的小型电路，极大的节约了能源和提升了电能的利用率，缓解我国目前供电紧张的当务之急。

主权项

一种可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管的制备方法，其特征在于，制备得到一种可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管，包括N‑Sub型衬底(19)，N‑Sub型衬底(19)的上下表面中部分别刻蚀有第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽和第二沟槽内分别设置有第一SiO2栅氧层(9)和第二SiO2栅氧层(20)，第一SiO2栅氧层(9)和第二SiO2栅氧层(20)上分别淀积有第一多晶硅栅(10)和第二多晶硅栅(21)，第一多晶硅栅(10)和第二多晶硅栅(21)的外表面分别设置有第一电极(1)和第二电极(8)，所述第一SiO2栅氧层(9)两侧对称设置有第一P+阱(4)，第一SiO2栅氧层(9)和第一P+阱(4)之间设置有第一N+阱(3)；所述第二SiO2栅氧层(20)两侧对称设置有第二P+阱(5)，第二SiO2栅氧层(20)和第二P+阱(5)之间设置有第二N+阱(6)；所述第一沟槽的两侧且在可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管的上表面分别设置有第三电极(2)；所述第二沟槽的两侧且在可双端控制的沟槽型绝缘栅双极型晶体管的下表面分别设置有第四电极(7)，具体按照以下步骤实施：步骤1、选取浓度为1×1013cm‑3‑1×1014cm‑3的N型衬底片，掺杂剂为P离子，厚度为300μm以上，宽度为20μm～40μm，作为器件的N‑Sub型衬底(19)；步骤2、双面加掩膜版并双面刻蚀形成深度为4μm～10μm，宽度为4μm～10μm的第一沟槽和第二沟槽，然后去除掩膜版；步骤3、双面氧化形成SiO2层，厚度0.2μm～0.8μm，宽度0.2μm～0.8μm，时间为30min温度为1200℃；步骤4、双面淀积多晶硅，厚度为4μm～10μm，宽度为4μm～10μm，掺杂剂为P，形成掺杂浓度为1×1019cm‑3‑5×1022cm‑3的多晶硅栅极并进行平坦化；步骤5、双面刻蚀多晶硅栅极与SiO2层，以形成第一多晶硅栅(10)和第二多晶硅栅(21)以及第一SiO2栅氧层(9)和第二SiO2栅氧层(20)；步骤6、双面氧化Si形成掩蔽层，时间60min，温度1000℃；步骤7、在第一多晶硅栅(10)和第二多晶硅栅(21)上分别加掩膜版进行B离子注入，形成掺杂浓度为1×1017cm‑3‑3×1019cm‑3的第一P+阱(4)和第二P+阱(5)，阱深均为4μm～8μm，宽度均为8μm～18μm，并进行退火，时间为100min，温度为1150℃；步骤8、在第一P+阱(4)和第二P+阱(5)边缘加掩膜版进行P离子注入，形成掺杂浓度为1×1019cm‑3‑1×1021cm‑3的第一N+阱(3)和第二N+阱(6)，阱深均为1μm～3μm，宽度均为2μm～6μm，并进行退火，时间为60min，温度1150℃；步骤9、去除掩膜版，在第一SiO2栅氧层(9)和第二SiO2栅氧层(20)上方及其两侧加掩膜版进行P离子注入，形成掺杂浓度为1×1019cm‑3‑1×1021cm‑3的第一多晶硅栅(10)和第二多晶硅栅(21)，槽深均为4μm～10μm，宽度均为4μm～10μm，并进行退火，时间为120min，温度为1150℃；步骤10、去除掩膜版，去除掩蔽层；步骤11、在第一SiO2栅氧层(9)和第二SiO2栅氧层(20)上方加掩膜版，淀积铝形成第一电极(1)和第二电极(8)以及第三电极(2)和第四电极(7)，去除掩膜。