绝缘栅双极型晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种绝缘栅双极型晶体管（IGBT），其衬底为N型，N型衬底背面设有P型区，P型区背面设有背面金属结构，终端结构内设有终端保护环，有源区的正面设有多晶硅栅，衬底上多晶硅栅的两侧设有侧墙，衬底上设有覆盖多晶硅栅和侧墙的层间介质，层间介质上覆盖有金属引线层，有源区的衬底内设有N型的载流子增强区，载流子增强区内设有P型体区，P型体区内设有N型重掺杂区，N型重掺杂区内设有P型重掺杂区，P型重掺杂区表面形成有向内凹陷浅坑，深度为0.15微米～0.3微米。本发明专利技术还公开了一种IGBT的制备方法。本发明专利技术通过设置载流子增强区，能够增加沟道的载流子浓度，降低导通压降。同时该浅坑能够使器件获得良好的杂质分布和更大的金属接触面积，提高了器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种绝缘栅双极型晶体管，还涉及一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法。
技术介绍
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管(BJT)和金属氧化物半导体场效应管(MOS)组成的功率半导体器件。 降低IGBT器件的导通压降，能够获得更好的电性能。
技术实现思路
基于此，为了解决传统绝缘栅双极型晶体管导通压降过高的问题，有必要提供一种低导通压降的绝缘栅双极型晶体管。 一种绝缘栅双极型晶体管，包括外围的终端结构和被所述终端结构包围的有源区，所述绝缘栅双极型晶体管的衬底为N型衬底，所述N型衬底背面设有P型区，所述P型区背面设有背面金属结构，终端结构内设有终端保护环，有源区的所述衬底正面设有多晶硅栅，衬底上所述多晶硅栅的两侧设有侧墙，所述衬底上设有覆盖所述多晶硅栅和侧墙的层间介质，所述层间介质上覆盖有金属引线层，有源区的所述衬底内设有N型的载流子增强区，所述载流子增强区内设有P型体区，所述P型体区内设有N型重掺杂区，所述N型重掺杂区内设有P型重掺杂区，所述P型重掺杂区表面形成有向内凹陷的凹坑区域，所述凹坑区域相对于两侧的衬底向内凹陷的深度为0.15微米?0.3微米。 在其中一个实施例中，所述衬底的材质为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅中的一种。 在其中一个实施例中，所述衬底的材质为晶向〈100〉的单晶硅。 本专利技术还提供一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法。 一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括:提供衬底，在所述衬底的正面形成场氧层，用终端保护环光刻版光刻并刻蚀所述场氧层，并向被刻蚀开的区域下面的衬底内注入P型离子，形成终端保护环；用有源区光刻版光刻并刻蚀掉有源区区域的所述场氧层，并在场氧层被刻蚀掉的所述衬底上淀积多晶硅，在淀积的多晶硅上形成保护层，再用多晶硅光刻版光刻并刻蚀掉多余的多晶硅和保护层，形成多晶硅栅；用P阱光刻版光刻并刻蚀开所述多晶硅栅，并向被刻蚀开的多晶硅栅下面的衬底内注入N型离子，再推结后形成载流子增强区；用所述P阱光刻版光刻并向载流子增强区内注入P型离子，推结后形成P型体区；借助多晶硅栅向P型体区内进行自对准注入N型离子，推结后形成N型重掺杂区；在多晶硅栅两侧形成侧墙，再向所述N型重掺杂区内注入P型离子，推结后形成P型重掺杂区；形成层间介质，进行绝缘栅双极型晶体管的正面金属化工艺，进行背面减薄、P型离子注入及退火工艺，及进行绝缘栅双极型晶体管的背面金属化工艺。 在其中一个实施例中，所述在多晶硅栅两侧形成侧墙的步骤之后，向所述N型重掺杂区内注入P型离子的步骤之前，还包括对所述N型重掺杂区进行刻蚀形成凹坑区域的步骤，所述凹坑区域向内凹陷的深度相对于两侧的衬底为0.15微米?0.3微米。 [0011 ] 在其中一个实施例中，所述在淀积的多晶硅上形成保护层的步骤包括在所述多晶硅表面形成第一氧化层，在所述第一氧化层表面淀积氮化硅层。 在其中一个实施例中，所述进行绝缘栅双极型晶体管的正面金属化工艺的工艺之后还包括再向所述P型重掺杂区内进行一次P型离子注入的步骤。 在其中一个实施例中，所述向被刻蚀开的区域下面的衬底内注入P型离子，形成终端保护环的步骤中，所述P型离子为硼离子；所述向被刻蚀开的多晶硅栅下面的衬底内注入N型离子的步骤中，所述N型离子为磷离子；所述用P阱光刻版光刻并向载流子增强区内注入P型离子的步骤中，所述P型离子为硼离子；所述借助多晶硅栅向P型体区内进行自对准注入N型离子的步骤中，所述N型离子为砷离子；所述向N型重掺杂区内注入P型离子的步骤中，所述P型离子为硼离子；所述去除保护层后向所述多晶硅栅进行多晶硅注入掺杂的步骤中，注入的离子为磷离子。 在其中一个实施例中，所述在多晶硅栅两侧形成侧墙的步骤包括:淀积第二氧化层、然后通过腐蚀去除多余的所述第二氧化层，剩余的第二氧化层形成所述侧墙。 在其中一个实施例中，所述进行绝缘栅双极型晶体管的正面金属化工艺的步骤包括用接触孔光刻版光刻并刻蚀出接触孔，并在所述层间介质上溅射导电金属，之后采用金属光刻版光刻并刻蚀溅射的金属形成覆盖所述层间介质的金属引线层。 上述绝缘栅双极型晶体管，通过设置载流子增强区，能够增加沟道的载流子浓度，降低导通压降。同时在P型重掺杂区内形成有0.15微米?0.3微米的浅坑，能够使器件获得良好的杂质分布和更大的金属接触面积，降低功耗，提高产品的可靠性，并进一步降低导通压降。 【附图说明】 图1是一实施例中绝缘栅双极型晶体管的结构示意图； 图2是一实施例中绝缘栅双极型晶体管的制备方法的流程图； 图3A?图3F是一实施例中采用绝缘栅双极型晶体管的制备方法制备的绝缘栅双极型晶体管在制备过程中的局部剖视图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。 图1是一实施例中绝缘栅双极型晶体管100的结构示意图，包括外围的终端结构(图1未示)和被终端结构包围的有源区。绝缘栅双极型晶体管100的衬底为N型衬底10，衬底10背面设有P型区16，P型区16背面设有背面金属结构18，终端结构内设有终端保护环(图1未不)。有源区的衬底10正面设有多晶娃棚31,衬底10上多晶娃棚31的两侧设有侧墙72，衬底10上设有覆盖多晶硅栅31和侧墙72的层间介质81，层间介质81上覆盖有金属引线层91。有源区的衬底10内设有N型的载流子增强(Carrier Enhanced)区41,载流子增强区41内设有P型体区51，P型体区51内设有N型重掺杂区61，N型重掺杂区61内设有P型重掺杂区71，p型重掺杂区71表面形成有向内凹陷的凹坑区域62，凹坑区域62相对于两侧的衬底向内凹陷的深度(即图1中的a)为0.15微米?0.3微米。 上述绝缘栅双极型晶体管通过设置载流子增强区41，能够增加沟道的载流子浓度，降低导通压降。同时在向N型重掺杂区61内注入P型离子之前、于P型重掺杂区71内刻蚀出0.15微米?0.3微米的浅坑(凹坑区域62)，能够使器件获得良好的杂质分布和更大的金属接触面积，提高器件的性能，进一步降低导通压降。 衬底10的材质为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅中的一种。在其中一个实施例中，衬底10采用晶向是〈100〉的单晶硅。 参见图2，本专利技术还提供一种上述绝缘栅双极型晶体管100的制备方法，包括下列步骤: S110，提供衬底，在衬底的正面形成场氧层，并形成终端保护环。 衬底10的材质为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅中的一种。在本实施例中，衬底10采用晶向是〈100〉的单晶硅晶圆(wafer)。 在本实施例中，先在衬底10的正面生长一层场氧层20，然后采用终端保护环光刻版光刻并刻蚀掉需要形成终端保护环的衬底10正上方的场氧化层20。然后以场氧化层20为掩蔽层注入P型离子，形成终端保护环，图3A中示出了三个终端保护环21、22、23，其中终端保护环23所处的位置靠近衬底10中间的有源区区域。可以理解的，终端保护环的数量并不以本实施例为限，本领域技术人员可根据器件实际需要自行选择设置。 图3A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极型晶体管，包括外围的终端结构和被所述终端结构包围的有源区，所述绝缘栅双极型晶体管的衬底为N型衬底，所述N型衬底背面设有P型区，所述P型区背面设有背面金属结构，终端结构内设有终端保护环，有源区的所述衬底正面设有多晶硅栅，衬底上所述多晶硅栅的两侧设有侧墙，所述衬底上设有覆盖所述多晶硅栅和侧墙的层间介质，所述层间介质上覆盖有金属引线层，其特征在于，有源区的所述衬底内设有N型的载流子增强区，所述载流子增强区内设有P型体区，所述P型体区内设有N型重掺杂区，所述N型重掺杂区内设有P型重掺杂区，所述P型重掺杂区表面形成有向内凹陷的凹坑区域，所述凹坑区域相对于两侧的衬底向内凹陷的深度为0.15微米～0.3微米。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极型晶体管,包括外围的终端结构和被所述终端结构包围的有源区，所述绝缘栅双极型晶体管的衬底为N型衬底，所述N型衬底背面设有P型区，所述P型区背面设有背面金属结构，终端结构内设有终端保护环，有源区的所述衬底正面设有多晶硅栅，衬底上所述多晶硅栅的两侧设有侧墙，所述衬底上设有覆盖所述多晶硅栅和侧墙的层间介质，所述层间介质上覆盖有金属引线层，其特征在于， 有源区的所述衬底内设有N型的载流子增强区，所述载流子增强区内设有P型体区，所述P型体区内设有N型重掺杂区，所述N型重掺杂区内设有P型重掺杂区，所述P型重掺杂区表面形成有向内凹陷的凹坑区域，所述凹坑区域相对于两侧的衬底向内凹陷的深度为0.15微米?0.3微米。2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述衬底的材质为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅中的一种。3.根据权利要求2所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述衬底的材质为晶向〈100〉的单晶硅。4.一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括: 提供衬底，在所述衬底的正面形成场氧层，用终端保护环光刻版光刻并刻蚀所述场氧层，并向被刻蚀开的区域下面的衬底内注入P型离子，形成终端保护环； 用有源区光刻版光刻并刻蚀掉有源区区域的所述场氧层，并在场氧层被刻蚀掉的所述衬底上淀积多晶硅，在淀积的多晶硅上形成保护层，再用多晶硅光刻版光刻并刻蚀掉多余的多晶硅和保护层，形成多晶硅栅； 用P阱光刻版光刻并刻蚀开所述多晶硅栅，并向被刻蚀开的多晶硅栅下面的衬底内注入N型离子，再推结后形成载流子增强区； 用所述P阱光刻版光刻并向载流子增强区内注入P型离子，推结后形成P型体区； 借助多晶硅栅向P型体区内进行自对准注入N型离子，推结后形成N型重掺杂区； 在多晶硅栅两侧形成侧墙，再向所述N型重掺杂区内注入P型离子，推结后形成P型重惨杂区； 去除所述保护层后向所述多晶硅栅进行多晶硅注入掺杂； 形成层间介质，进行绝缘栅双极型晶体管的正面金属化工艺，进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟圣荣，周东飞，邓小社，王根毅，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32