一种内绝缘的IGBT器件和制造方法技术

技术编号:37125843 阅读:23 留言:0更新日期:2023-04-01 05:22
本发明专利技术提供了一种内绝缘的IGBT器件和制造方法,属于半导体器件技术领域,该一种内绝缘的IGBT器件包括依次由下至上依次设置的背面金属电极、衬底、P+集电极层、导电掺杂区、N型场截止层、N

【技术实现步骤摘要】
一种内绝缘的IGBT器件和制造方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
,具体而言,涉及一种内绝缘的IGBT器件和制造方法。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极晶体管IGBT(INsulated Gate Bipolar TraNsistor)是新型的大功率器件,它集MOSFET栅极电压控制特性和双极型晶体管低导通电阻特性于一身,改善了器件耐压和导通电阻相互牵制的情况,具有高电压、大电流、功率集成密度高、输入阻抗大、导通电阻小、开关损耗低等优点。在变频家电、工业控制、电动及混合动力汽车、新能源、智能电网等诸多领域获得了广泛的应用空间。
[0003]随着器件尺寸的不断减小,漏电极与栅电极之间的距离也不断减小,导致在绝缘膜处形成高压并将绝缘膜直接击穿,使得绝缘膜失去了保护作用,并能够直接影响栅电极区的正常使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种内绝缘的IGBT器件和制造方法,其目的在于解决现有的漏电极与栅电极之间的距离也不断减小,导致在绝缘膜处形成高压并将绝缘膜直接击穿的问题。
[0005]鉴于上述问题,本专利技术提出的技术方案是:
[0006]第一方面,本专利技术提供一种内绝缘的IGBT器件,包括依次由下至上依次设置的背面金属电极、衬底、P+集电极层、导电掺杂区、N型场截止层、N

漂移层、P型基区、氧化层、沉积介质层和发射极电极,所述P型基区和所述N

漂移层中设有相互平行的栅电极区,每个所述栅电极区的表面均被绝缘膜包围,每个所述绝缘膜的表面被绝缘薄层包围,每个所述绝缘薄层的一侧均设有N+发射区和P+区域,且所述N+发射区和所述P+区域均位于所述P型基区中。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述绝缘薄层的材料为氮化硅、氮化硅和氧化铪的复合结构或氮化硼。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述绝缘薄层的厚度范围为0.1um~0.9um。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述绝缘薄层的掺杂浓度范围为9
16
cm
‑3~9
18
cm
‑3。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述绝缘膜、所述绝缘薄层和所述P型基区之间设有掺杂埋层。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述掺杂埋层包括厚度相等的第一埋层、第二埋层和第三埋层。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述第一埋层的掺杂材料为砷离子,所述第二埋层的掺杂材料为砷离子硼离子,所述第三埋层的掺杂材料为铝离子。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述第一埋层、所述第二埋层和所述第三埋层的厚度范围均为1um~3um。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案,所述沉积介质层和所述N+发射区中具有依次贯穿的通道介质,所述通道介质将所述发射极电极与所述掺杂埋层连接。
[0015]第二方面,本专利技术提供一种内绝缘的IGBT器件的制造方法,包括以下步骤:
[0016]S1,提供一硅材料衬底,于衬底上通过化学气相淀积法依次制作P+集电极层、导电掺杂区、N型场截止层、N

漂移层和P型基区;
[0017]S2,于P型基区和N

漂移层中通过研磨、化学机械抛光及等离子体刻蚀法刻蚀出相互平行的第一刻蚀槽;
[0018]S3,于第一刻蚀槽内通过化学气相淀积法制作绝缘薄层,并通过研磨、化学机械抛光及等离子体刻蚀法对绝缘薄层进行减薄处理;
[0019]S4,于绝缘薄层的上表面通过化学气相淀积法制作绝缘膜,并于绝缘膜的上表面通过高温离子注入结合高温退火法制作栅电极区;
[0020]S5,于P型基区内且位于绝缘薄层的一侧通过研磨、化学机械抛光及等离子体刻蚀法刻蚀出第二刻蚀槽;
[0021]S6,于第二刻蚀槽内且位于P型基区的上表面通过化学气相淀积法制作绝缘薄层;
[0022]S7,于第二刻蚀槽内内且位于绝缘薄层的上表面通过化学气相淀积法分别制作N+发射区和P+区域;
[0023]S8,于P型基区上通过化学气相淀积法依次制作氧化层和沉积介质层;
[0024]S9,于沉积介质层上通过金属溅射或蒸金形成发射极电极,于衬底的下表面通过金属溅射或蒸金形成背面金属电极。
[0025]相对于现有技术,本专利技术的有益效果是:伴随着栅电极区电压的逐渐升高,绝缘薄层可依旧保持高阻状态;当电场强度逐渐增大时,电流在绝缘薄层和绝缘膜处能够产生隧穿效应,通过两者相配合,IGBT器件依旧能够保持更好的正向电流导通特性,从而确保更高的转移特性。同时,在绝缘薄层和绝缘膜的配合下,由于绝缘膜得到绝缘薄层的保护,绝缘膜不会因高温损坏,从而能够保证IGBT器件的正常使用。
[0026]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0027]图1是本专利技术所公开的一种内绝缘的IGBT器件的结构示意图;
[0028]图2是本专利技术所公开的一种内绝缘的IGBT器件的掺杂埋层结构示意图;
[0029]图3是本专利技术所公开的一种内绝缘的IGBT器件的制造方法的流程图;
[0030]图4a~4h是本专利技术所公开的一种内绝缘的IGBT器件的制造方法的流程示意图。
[0031]附图标记说明:1、背面金属电极;2、衬底;3、P+集电极层;4、导电掺杂区;5、N型场截止层;6、N

漂移层;7、栅电极区;71、第一刻蚀槽;8、绝缘膜;9、绝缘薄层;10、P型基区;101、第二刻蚀槽;11、N+发射区;12、P+区域;13、氧化层;14、沉积介质层;15、发射极电极;16、掺杂埋层;161、第一埋层;162、第二埋层;163、第三埋层;17、通道介质;171、第三刻蚀
槽。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施方式中的附图,对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本专利技术保护的范围。
[0033]因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本专利技术保护的范围。
[0034]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0035]在本专利技术的描述中,需要理解的是本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,包括依次由下至上依次设置的背面金属电极、衬底、P+集电极层、导电掺杂区、N型场截止层、N

漂移层、P型基区、氧化层、沉积介质层和发射极电极,所述P型基区和所述N

漂移层中设有相互平行的栅电极区,每个所述栅电极区的表面均被绝缘膜包围,每个所述绝缘膜的表面被绝缘薄层包围,每个所述绝缘薄层的一侧均设有N+发射区和P+区域,且所述N+发射区和所述P+区域均位于所述P型基区中。2.根据权利要求1所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述绝缘薄层的材料为氮化硅、氮化硅和氧化铪的复合结构或氮化硼。3.根据权利要求1或2所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述绝缘薄层的厚度范围为0.1um~0.9um。4.根据权利要求1所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述绝缘薄层的掺杂浓度范围为9
16
cm
‑3~9
18
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述绝缘膜、所述绝缘薄层和所述P型基区之间设有掺杂埋层。6.根据权利要求5所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述掺杂埋层包括厚度相等的第一埋层、第二埋层和第三埋层。7.根据权利要求6所述的一种内绝缘的IGBT器件,其特征在于,所述第一埋层的掺杂材料为砷离子,所述第二埋层的掺杂材料为砷离子硼离子,所述第三埋层的掺杂材料为铝离子。8.根据权利要求6所述的一种内绝缘的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王丕龙王新强杨玉珍
申请(专利权)人:青岛佳恩半导体有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1