本发明专利技术涉及一种IGBT元胞结构，IGBT元胞结构的多晶硅孔为八边形。本发明专利技术IGBT元胞结构及其制造工艺，(1)IGBT有源区元胞也就是多晶硅孔，类似八边形，但较八边形形状平滑。此形状结合整个IGBT元胞结构，较现有的六边形、长条形、方形元胞结构，具有电流密度大，通态压降低，工艺制作简单等优点，(2)本发明专利技术能够较好的折中导通损耗和开关损耗之间的关系。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件，尤其涉及一种IGBT元胞结构及其制造工艺。
技术介绍
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是一个复合器件，由一个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和一个BJT(双极性三极管)组成，具有驱动功率小，导通压降低，开关速度快等特点。IGBT的栅极结构分为平面栅和沟槽栅。其中平面栅结构工艺简单，短路能力高，但是导通压降高，电流密度小。而沟槽栅结构导通压降小，电流密度大，但其工艺复杂，易短路。IGBT的纵向结构主要分为穿通型和非穿通型。非穿通型相较于穿通型具有工艺简单，材料成本低，短路能力强，正温度系数等优点，但是其导通损耗较非穿通型大。常用的IGBT的有源区的元胞几何结构通常有以下几种：条形、方形和正六边形。其中，正六边形的通态压降最小，但是其抗闩锁能力最弱；条形的抗闩锁能力强，但通态压降最大。不能很好的协调耐压和导通压降之间的关系。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本专利技术提供一种IGBT元胞结构及其制造工艺来解决上述问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种IGBT元胞结构，所述IGBT元胞结构的多晶硅孔为八边形。所述多晶硅孔为正八边形，且正八边形的八个角均钝化处理。从背面到正面依次为集电极、集电区、漂移区、阱区、左发射极、右发射极、栅氧化层、绝缘层和金属层，所述的左发射极和右发射极设置在阱区内且相互隔开，所述的IGBT元胞的左侧设有栅氧化层和绝缘层，所述的IGBT元胞结构的右侧也设有栅氧化层和绝缘层，所述的金属层覆盖在IGBT元胞结构的正面，所述的绝缘层将栅氧化层和金属层隔开，所述的栅氧化层和绝缘层之间设有多晶硅层，所述的多晶硅层中心形成多晶硅孔。一种制作IGBT元胞结构的制造工艺，步骤如下，a、采用n型硅材料的漂移区，b、在漂移区的表面采用干法氧化工艺生长形成栅氧化层，c、在栅氧化层表面沉积多晶硅层并且形成多晶硅层中心的多晶硅孔，d、在多晶硅孔处向N-衬底层注入剂量为1*1013cm-3-1*1015cm-3硼离子后采用退火工艺形成阱区，e、在多晶硅孔处向N-衬底层注入剂量为1*1014cm-3-9*1015cm-3砷离子后采用退火工艺形成左发射极和右发射极，f、在多晶硅层表面淀积绝缘层，进行平坦化，刻蚀接触孔；g、采用溅射工艺，溅射金属层，金属层覆盖整个元胞区，形成发射极，h、硅片背面减薄后，能量注入硅片背面，形成集电区，i、采用蒸发工艺，在背面蒸发Al、Ti、Ni和Ag金属，形成集电极。步骤b中的栅氧化层厚度为500埃到1000埃。步骤h中能量的注入剂量为1*1013cm-3-1*1015cm-3。步骤i中Al、Ti、Ni和Ag的厚度分别为2000埃、2000埃、2000埃和8000埃。步骤g中的金属层厚度为3μm-4μm。步骤g中的金属层为铝层。本专利技术的有益效果是，本专利技术IGBT元胞结构及其制造工艺，(1)IGBT有源区元胞也就是多晶硅孔，类似八边形，但较八边形形状平滑。此形状结合整个IGBT元胞结构，较现有的六边形、长条形、方形元胞结构，具有电流密度大，通态压降低，工艺制作简单等优点，(2)本专利技术能够较好的折中导通损耗和开关损耗之间的关系，(3)采用N型衬底，形成N-区；长栅氧，淀积多晶硅，刻蚀形成类似八边形多晶硅开孔，形成栅极；掺杂硼离子，形成P-基区；掺杂砷离子，形成N+区；溅射金属铝，形成发射极；背面掺杂硼离子，镀铝、钛、镍或银，形成集电极，工艺简单，成本低。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术IGBT元胞结构最优实施例的结构示意图，图2是图1中多晶硅孔的结构图。图中1、集电区，2、漂移区，3、阱区，4、左发射极，5、右发射极，6、栅氧化层，7、绝缘层，8、金属层，9、集电极，10、多晶硅层，11、多晶硅孔。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，
仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，本专利技术IGBT元胞结构，IGBT元胞结构的多晶硅孔11为八边形。多晶硅孔11为正八边形，且正八边形的八个角均钝化处理。从背面到正面依次为集电极9、集电区1、漂移区2、阱区3、左发射极4、右发射极5、栅氧化层6、绝缘层7和金属层8，左发射极4和右发射极5设置在阱区3内且相互隔开，IGBT元胞的左侧设有栅氧化层6和绝缘层7，IGBT元胞结构的右侧也设有栅氧化层6和绝缘层7，金属层8覆盖在IGBT元胞结构的正面，绝缘层7将栅氧化层6和金属层8隔开，栅氧化层6和绝缘层7之间设有多晶硅层10，多晶硅层10中心形成多晶硅孔11。一种制作IGBT元胞结构的制造工艺，步骤如下，a、采用n型硅材料的漂移区2，b、在漂移区2的表面采用干法氧化工艺生长形成栅氧化层6，栅氧化层6厚度为500埃到1000埃。c、在栅氧化层6表面沉积多晶硅层10并且形成多晶硅层10中心的多晶硅孔11，d、在多晶硅孔11处向漂移区2注入剂量为1*1013cm-3-1*1015cm-3硼离子后采用退火工艺形成阱区3，e、在多晶硅孔11处向漂移区2注入剂量为1*1014cm-3-9*1015cm-3砷离子后采用退火工艺形成左发射极4和右发射极5，f、在多晶硅层10表面淀积绝缘层7，进行平坦化，刻蚀接触孔；g、采用溅射工艺，溅射金属层8，金属层8覆盖整个元胞区，形成发射极，金属层厚度为3μm-4μm。金属层为铝层h、硅片背面减薄后，能量注入硅片背面，形成集电区1，能量的注入剂量为1*1013cm-3-1*1015cm-3。i、采用蒸发工艺，在背面蒸发Al、Ti、Ni和Ag金属，形成集电极9。Al、Ti、Ni和Ag的厚度分别为2000埃、2000埃、2000埃和8000埃。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种IGBT元胞结构，其特征是：所述IGBT元胞结构的多晶硅孔(11)为八边形。
【技术特征摘要】
1.一种IGBT元胞结构，其特征是：所述IGBT元胞结构的多晶硅孔(11)为八边形。2.根据权利要求1所述的IGBT元胞结构，其特征是：所述多晶硅孔(11)为正八边形，且正八边形的八个角均钝化处理。3.根据权利要求1所述的IGBT元胞结构，其特征是：从背面到正面依次为集电极(9)、集电区(1)、漂移区(2)、阱区(3)、左发射极(4)、右发射极(5)、栅氧化层(6)、绝缘层(7)和金属层(8)，所述的左发射极(4)和右发射极(5)设置在阱区(3)内且相互隔开，所述的IGBT元胞的左侧设有栅氧化层(6)和绝缘层(7)，所述的IGBT元胞结构的右侧也设有栅氧化层(6)和绝缘层(7)，所述的金属层(8)覆盖在IGBT元胞结构的正面，所述的绝缘层(7)将栅氧化层(6)和金属层(8)隔开，所述的栅氧化层(6)和绝缘层(7)之间设有多晶硅层(10)，所述的多晶硅层(10)中心形成多晶硅孔(11)。4.一种制作IGBT元胞结构的制造工艺，步骤如下，a、采用n型硅材料的漂移区(2)，b、在漂移区(2)的表面采用干法氧化工艺生长形成栅氧化层(6)，c、在栅氧化层(6)表面沉积多晶硅层(10)并且形成多晶硅层(10)中心的多晶硅孔(11)，d、在多晶硅孔(11)处向漂移区(2)注入剂量为1*1013c...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志娟，郝建勇，周炳，
申请(专利权)人：张家港意发功率半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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