一种IGBT及其生长方法技术

本发明专利技术公开了一种IGBT及其生长方法，该IGBT包括：IGBT本体和P型层；其中，所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受电压。本发明专利技术的方案，可以解决槽栅结构IGBT在承受高电压时在Trench底部的拐角处有电场集中容易发生电场击穿的问题，达到不容易发生电场击穿的效果。

An IGBT and Its Growth Method

The invention discloses an IGBT and its growth method, which comprises an IGBT body and a P-type layer, wherein the P-type layer is located at the bottom of the gate of the IGBT body, and the P-type layer and the N-type layer of the IGBT body form a reverse PN junction to share the withstanding voltage. The scheme of the invention can solve the problem that the electric field is concentrated at the corner of the bottom of Trench when IGBT with groove-gate structure is subjected to high voltage, and the electric field breakdown is easy to occur, so as to achieve the effect that the electric field breakdown is not easy to occur.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT及其生长方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种IGBT及其生长方法，尤其涉及一种栅极沟槽底部P型注入的IGBT及其生长方法。
技术介绍
目前大部分Trench型(即沟槽型)IGBT栅极周围的结构是：沟槽底部部分及侧边下部分是一层N型层(即N-drift)，沟槽侧边中间部分是P型层(即Pbody)，沟槽侧面上部分是N型层(即N+)。例如：图1是不同结构的槽栅结构IGBT，其中，(a)为PT型，(b)为NPT型，(c)为FS型。如图1所示的几种结构，在承受高电压时，因为Trench内部的Poly(即多晶硅)处于同一电势，而Pbody(即P型层的P基区)与Trench侧面的N-drift(即N漂移区)承受的电压集中在Trench拐角，所以在Trench底部的拐角处有电场集中，所以该拐角处容易发生电场击穿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述缺陷，提供一种IGBT及其生长方法，以解决现有技术中槽栅结构IGBT在承受高电压时在Trench底部的拐角处有电场集中容易发生电场击穿的问题，达到不容易发生电场击穿的效果。本专利技术提供一种IGBT，包括：IGBT本体和P型层；其中，所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受电压。可选地，所述IGBT本体，包括：沟槽型IGBT；所述P型层，位于所述沟槽型IGBT的栅极沟槽底部。与上述IGBT相匹配，本专利技术再一方面提供一种IGBT的生长方法，包括：步骤1、在N型衬底上进行氧化、P型注入和沟槽刻蚀处理，形成IGBT本体；步骤2、在步骤1形成的IGBT本体上进行氧化和P型注入处理，形成IGBT本体底部注入的P型层；步骤3、对步骤2形成的IGBT本体和P型层进行氧化、多晶硅淀积、N注入、NSG淀积和电极处理，形成所需的IGBT。可选地，所述步骤1，具体包括：薄氧步骤：在N型衬底上生长一层第一设定厚度的氧化层；P注入步骤：在生长有氧化层的N型衬底上进行P型杂质离子注入，再进行第一设定温度的热扩散处理，将杂质离子激活，形成P型层；其中，所述热扩散处理的扩散深度，小于设定的沟槽深度；沟槽刻蚀步骤：利用光罩将需要刻蚀沟槽的部分顶部的氧化层刻蚀干净、再去掉光刻胶后，进行硅的沟槽刻蚀；其中，硅的沟槽刻蚀的刻蚀深度大于P型层与N型衬底形成的PN结的深度。可选地，其中，所述第一设定厚度，包括：400-600埃；和/或，所述第一设定温度，包括：1000-1150℃。可选地，所述步骤2，具体包括：沟槽底部P注入步骤：刻蚀完沟槽后，在沟槽表面长氧化层，并利用光罩限定在沟槽底部进行P型注入，再进行热扩散激活，形成沟槽底部的P型层。可选地，所述步骤3，具体包括：栅极氧化层生长步骤：去除刻蚀完沟槽后生长的氧化层后，在第二设定温度下生长栅极氧化层；多晶硅淀积步骤：在生长的栅极氧化层上，整体淀积一层多晶硅后，进行多晶硅的刻蚀和多晶硅的注入掺杂；N注入步骤：在刻蚀和注入掺杂后的多晶硅上，将多晶硅淀积后形成的氧化层进行刻蚀后，先使沟槽侧壁上部分硅表面的氧化层降低到第二设定厚度，再利用光罩对沟槽侧壁上部分预设范围内进行N注入，再进行热扩散激活，形成N+区域；NSG淀积步骤：在表面淀积一层NSG，并在第三设定温度下进行回流处理，使形貌更平缓；接触刻蚀步骤：NSG淀积后，对正面栅极及发射极电极进行开口；金属化步骤：将栅极及发射极引出到芯片表面，利用引出部进行芯片后续封装打线；背面注入步骤：正面工艺完成并进行减薄处理后，进行背面P注入或者N/P均注入后，再进行热激活处理；背面金属处理步骤：将背面利用金属与硅连接。可选地，其中，所述第二设定温度，包括：900-1050℃；和/或，所述第二设定厚度，包括：200-1500埃；和/或，所述第三设定温度，包括：800-1000℃。本专利技术的方案，通过在Trench-IGBT的沟槽底部，形成一个P型层，在器件承受电压逐渐增加时，该P型层与N-drift形成一个反向PN结承受电压，实现对TrenchIGBT耐压的电场优化，并减小IGBT输入电容优化IGBT开关参数，避免Trench底部拐角处容易发生电场击穿。进一步，本专利技术的方案，通过在Trench-IGBT的沟槽底部，形成一个P型层，在器件承受电压逐渐增加时，Trench侧面的Pbody与N-drift层的PN结也承受电压，PN结空间电荷层逐渐扩展，直至这两个空间电荷层融合，使得Trench底部拐角处电势曲率减小，使得拐角处的电场集中度减小，改善了开关动态参数。由此，本专利技术的方案，通过在Trench-IGBT的沟槽底部形成一个P型层，以在承受电压逐渐增加时使该P型层与N-drift形成一个反向PN结承受电压，解决现有技术中槽栅结构IGBT在承受高电压时在Trench底部的拐角处有电场集中容易发生电场击穿的问题，从而，克服现有技术中易发生电场击穿、可靠性低和安全性差的缺陷，实现不易发生电场击穿、可靠性高和安全性好的有益效果。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为不同结构的槽栅结构IGBT，其中，(a)为PT型，(b)为NPT型，(c)为FS型；图2为现有IGBT的结构示意图；图3为本专利技术的IGBT的一实施例的结构示意图；图4为现有IGBT的仿真效果示意图；图5为本专利技术的IGBT的一实施例的仿真效果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的实施例，主要针对Trench底部拐角处容易发生电场击穿的问题，提供了一种IGBT(具体为一种栅极沟槽底部P型注入的IGBT)。参见图3所示本专利技术的装置的一实施例的结构示意图。该IGBT可以包括：IGBT本体和P型层；其中，所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受电压。例如：所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；以在所述IGBT承受的电压逐渐增加、瞬时大于第一设定电压(例如：电压瞬时过大的情形)、上电时即为第二设定电压(例如：上电时电压就为大电压的情形)中的任一情形时，所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受该逐渐增加、瞬时大于第一设定电压、上电时即为第二设定电压中的任一情形下的电压。由此，通过在Trench-IGBT的沟槽底部，形成一个P型层，在器件承受电压逐渐增加时，该P型层与N-drift形成一个反向PN结承受电压；从而，实现对TrenchIGBT耐压的电场优化，并减小IGBT输入电容优化IGBT开关参数，解决了Trench底部拐角处容易发生电场击穿的问题。可选地，所述IGBT本体，可以包括：沟槽型IGBT；所述P型层，位于所述沟槽型IGBT的栅极沟槽底部。由此，通过在Trench-IGBT的沟槽底部，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT，其特征在于，包括：IGBT本体和P型层；其中，所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受电压。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT，其特征在于，包括：IGBT本体和P型层；其中，所述P型层，位于所述IGBT本体的栅极底部；所述P型层与所述IGBT本体的N型层形成反向PN结分担承受电压。2.根据权利要求1所述的IGBT，其特征在于，所述IGBT本体，包括：沟槽型IGBT；所述P型层，位于所述沟槽型IGBT的栅极沟槽底部。3.一种如权利要求1或2所述的IGBT的生长方法，其特征在于，包括：步骤1、在N型衬底上进行氧化、P型注入和沟槽刻蚀处理，形成IGBT本体；步骤2、在步骤1形成的IGBT本体上进行氧化和P型注入处理，形成IGBT本体底部注入的P型层；步骤3、对步骤2形成的IGBT本体和P型层进行氧化、多晶硅淀积、N注入、NSG淀积和电极处理，形成所需的IGBT。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括：薄氧步骤：在N型衬底上生长一层第一设定厚度的氧化层；P注入步骤：在生长有氧化层的N型衬底上进行P型杂质离子注入，再进行第一设定温度的热扩散处理，将杂质离子激活，形成P型层；其中，所述热扩散处理的扩散深度，小于设定的沟槽深度；沟槽刻蚀步骤：利用光罩将需要刻蚀沟槽的部分顶部的氧化层刻蚀干净、再去掉光刻胶后，进行硅的沟槽刻蚀；其中，硅的沟槽刻蚀的刻蚀深度大于P型层与N型衬底形成的PN结的深度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述第一设定厚度，包括：400-600埃；和/或，所述第一设定温度，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖勇波，史波，肖婷，何昌，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44