绝缘栅双极晶体管结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种绝缘栅双极晶体管结构及其制作方法。首先，在具有一第一导电类型的半导体基底上形成具有一第二导电类型的一外延层以及一埋入层，其中半导体基底具有一主动组件区以及一终端区，且埋入层位于外延层中。然后，移除终端区的埋入层以及其上的外延层，以于终端区之外延层上形成一浅沟槽。随后，形成一金氧半场效应晶体管结构于主动组件区的外延层中，且形成多个第一环掺杂区于浅沟槽底部的外延层中。借此，可降低开启电压，并避免运送成本增加与半导体基底受到损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(insulatedgate bipolar transistor, IGBT)被视为是一种结合金氧半场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,M0SFET)和双载子接面晶体管(bipolar junction transistor,BJT)的复合结构。绝缘栅双极晶体管因为结合了金氧半场效应晶体管易于利用闸极控制的特性，以及双载子接面晶体管具低导通电压压降的特性，因此广泛应用于高电压高功率之开关组件。请参考图I,图I为公知绝缘栅双极晶体管之剖视示意图。如图I所示，公知 绝缘栅双极晶体管10于一 P型半导体基底12上形成一 N型外延层16。接着，于N型外延层16中形成二闸极结构18。各闸极结构18包括一闸极20以及一用于电性隔离闸极20与N型外延层16的闸极绝缘层22。接下来，于各闸极结构18间的N型外延层16中形成一 P型基体掺杂区24，并且随后于P型基体掺杂区24中形成二 N型射极掺杂区26，分别接触各闸极绝缘层22且作为绝缘栅双极晶体管10中寄生金氧半场效应晶体管之源极。然后，于N型外延层16上形成一介电层28，且暴露出各N型射极掺杂区26间的P型基体掺杂区24，接着于暴露出的P型基体掺杂区24中形成一 P型接触掺杂区30。之后，在介电层28、P型接触掺杂区30以及N型射极掺杂区26上覆盖一射极金属层32。最后，于P型半导体基底12下方形成一集极金属层34。然而，当绝缘栅双极晶体管10处于关闭状态时，电洞浓度会随着距离集极金属层34越远而越低，特别是N型外延层16越接近P型基体掺杂区24之接口的电洞浓度最小。因此，当开启绝缘栅双极晶体管10时，绝缘栅双极晶体管10之开启电压会受限于接近P型基体掺杂区24的N型外延层16的低电洞浓度而无法被降低。有鉴于此，增加接近P型基体掺杂区的电洞浓度，以降低绝缘栅双极晶体管的开启电压实为业界努力之课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在提供一种，以降低绝缘栅双极晶体管结构的开启电压。为达上述的目的，本专利技术提供一种绝缘栅双极晶体管结构的制作方法。首先，提供一半导体基底。半导体基底具有一第一导电类型，且半导体基底具有一主动组件区以及一终端区。接着，形成一外延层以及一埋入层于半导体基底上，且外延层与埋入层具有一第二导电类型，其中埋入层位于外延层中。然后，移除终端区的埋入层以及其上的外延层，以于终端区之外延层上形成一浅沟槽。随后，形成一金氧半场效应晶体管结构于主动组件区的外延层中，且形成多个第一环掺杂区于浅沟槽底部的外延层中。为达上述的目的，本专利技术提供一种绝缘栅双极晶体管结构，包括一集极金属层、一半导体基底、一外延层、一埋入层、一金氧半场效应晶体管结构以及多个第一环掺杂区。半导体基底具有一第一导电类型，且设于集极金属层上，并电连接至集极金属层，其中半导体基底具有一主动组件区以及一终端区。外延层具有一第二导电类型，设于半导体基底上，且外延层具有至少一深沟槽以及一浅沟槽，其中深沟槽位于主动组件区中，且浅沟槽位于终端区中。埋入层设于主动组件区的外延层中，且深沟槽贯穿埋入层。金氧半场效应晶体管结构设于外延层中。第一环掺杂区具有第一导电类型，且设于终端区的外延层中。本专利技术绝缘栅双极晶体管结构在主动组件区的基体掺杂区与外延层之间设有掺杂浓度大于外延层的埋入层，以降低开启电压。并且，在进行完外延工艺后移除终端区的埋入层，可避免运送成本增加与半导体基底受到损坏。附图说明图I为公知绝缘栅双极晶体管之剖视示意图。 图2至图8为本专利技术一优选实施例的绝缘栅双极晶体管结构的制作方法。其中，附图标记说明如下10绝缘栅双极晶体管12 半导体基底16外延层18闸极结构20闸极22闸极绝缘层24基体掺杂区26 源极掺杂区28介电层30 P型接触掺杂区32射极金属层34 集极金属层100绝缘栅双极晶体管结构102 半导体基底104缓冲层106 主动组件区108终端区110 外延层IlOa下层部IlOb上层部112埋入层114 掩模层116浅沟槽116a侧壁116b底部118第一绝缘层118a第一穿孔118b第二穿孔120基体掺杂区 122第一环掺杂区124第二环掺杂区126深沟槽128闸极结构130闸极绝缘层132闸极导电层 134射极掺杂区136第二绝缘层 136a第三穿孔138接触掺杂区 140金氧半场效应晶体管结构142射极金属层 144场电极146集极金属层具体实施例方式请参考图2至图8，图2至图8为本专利技术一优选实施例的绝缘栅双极晶体管结构的制作方法，且图8为本专利技术优选实施例的绝缘栅双极晶体管结构的剖视示意图。如图2所示，首先，提供一半导体基底102与一缓冲层104，其中半导体基底102具有一第一导电类型，且缓冲层104具有一第二导电类型。在本实施例中，缓冲层104设于半导体基底102上，且第一导电类型为P型，而第二导电类型为N型，但不限于此。本专利技术之第一导电类型与第二导电类型亦可互换。此外，P型半导体基底102的上表面具有一主动组件区106以及一终端区108，且终端区108位于主动组件区106的外侧，亦即终端区108围绕主动组件区106。主动组件区106是用于形成绝缘栅双极晶体管结构100中的金氧半场效应晶体管结构140，且终端区108是用于形成终端耐压结构，使绝缘栅双极晶体管结构100可承受高电压。如图3所示，接着进行一外延工艺，于N型缓冲层104上形成一 N型外延层(epitaxial layer)110 以及一 N 型埋入层(buried layer) 112,其中 N 型埋入层 112 位于 N型外延层110中，且N型外延层110的掺杂浓度小于N型埋入层112的掺杂浓度。在本实施例中，N型外延层110具有一下层部IlOa以及一上层部110b，且N型外延层110与N型埋入层112是在同一外延工艺中所形成。在外延工艺中，下层部IlOa是先形成在N型缓冲 层104上，接着在进行外延工艺中全面性通入N型电浆气体，以形成覆盖在下层部IlOa上的N型埋入层112。然后，停止通入N型电浆气体，再于N型埋入层112上形成上层部I IOb，借此N型埋入层112可形成在N型外延层110中。并且，相较于N型外延层110，N型埋入层112是通过额外通入N型电浆气体所形成，因此N型外延层110的掺杂浓度小于N型埋入层112的掺杂浓度。在本实施例中，N型电衆气体可为砷(Arsenic)或磷(Phosphorous)等N型离子所构成的电浆气体，但不限于此。在本专利技术的其它实施例中，形成N型外延层110与N型埋入层112的步骤亦可为下述的方法。例如先利用外延工艺形成N型外延层110，然后进行一 N型离子注入工艺，以于N型外延层110中掺杂N型离子。接着，再进行热驱入工艺，以在N型外延层110中形成N型埋入层112。或者，可先利用一外延工艺形成N型外延层110的下层部110a，然后进行N型离子注入工艺与热驱入工艺，在N型外延层110的下层部IlOa形成N型埋入层112。接着，再进行外延工艺，以形成N型外延层110的上层部110b。此外，本专利技术的绝缘栅双极晶体管结构并不限于包含有N型缓冲层104，亦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极晶体管结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一半导体基底，该半导体基底具有一第一导电类型，且该半导体基底具有一主动组件区以及一终端区；形成一外延层以及一埋入层于该半导体基底上，且该外延层与该埋入层具有一第二导电类型，其中该埋入层位于该外延层中；移除该终端区的该埋入层以及其上的该外延层，以于终端区之该外延层上形成一浅沟槽；以及形成一金氧半场效应晶体管结构于该主动组件区的该外延层中，且形成多个第一环掺杂区于该浅沟槽底部的该外延层中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟捷，林毓诚，辛裕明，
申请(专利权)人：大中积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：