一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管，涉及双极晶体管。设有金属化集电极、P型集电极区、N-型漂移区、二氧化硅侧边多晶硅氧化层、侧边多晶硅电极、金属化侧边多晶硅电极、P+体区、金属化发射极、N+型源区、P型基区、金属化栅极、多晶硅栅电极和二氧化硅栅氧化层。在传统的沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管中引入侧边多晶硅电极技术。不需增加掩膜版，同时把原有P+体区的结深扩展到与N-型漂移区相接。这样在Side-poly加上正电压，就可形成反向电场，解决了传统Trench-NPT-IGBT由于沟槽底部曲面率小而电场累积的缺点，有效降低沟槽栅极底部的峰值电场。具有更高的击穿电压和更低的阈值电压。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管，涉及双极晶体管。设有金属化集电极、P型集电极区、N-型漂移区、二氧化硅侧边多晶硅氧化层、侧边多晶硅电极、金属化侧边多晶硅电极、P+体区、金属化发射极、N+型源区、P型基区、金属化栅极、多晶硅栅电极和二氧化硅栅氧化层。在传统的沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管中引入侧边多晶硅电极技术。不需增加掩膜版，同时把原有P+体区的结深扩展到与N-型漂移区相接。这样在Side-poly加上正电压，就可形成反向电场，解决了传统Trench-NPT-IGBT由于沟槽底部曲面率小而电场累积的缺点，有效降低沟槽栅极底部的峰值电场。具有更高的击穿电压和更低的阈值电压。【专利说明】一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管
本专利技术涉及双极晶体管，特别是涉及一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(IGBT)既有MOSFET的输入阻抗高，驱动功率小，开关损耗低，又有双极型功率晶体管的电流密度大，饱和压降低等优点。作为新型的电力半导体器件被广泛应用于电力电子领域。然而，由于采用沟槽栅技术设计IGBT，在沟槽的底部曲面率小的原因，电场在沟槽栅底部容易集中，使得限制了沟槽栅型绝缘栅场效应晶体管的击穿电压。文献“Dual-Material-Gate Technique for Enhanced Transconductanceand Breakdown Voltage of Trench Power MOSFETs，，(作者:Raghvendra S.Saxena, M.Jagadensh Kumar;出处:IEEE Transactions on Electron Devices, 2009 年,第 56 卷,第517页?第522页)提出了一种新型的双金属栅极沟道思想，对原来的沟槽栅极进行化学机械抛光减薄工艺，然后淀积P+型多晶硅，接着进行栅槽的内部深刻槽，淀积小功函数的金属。该文献的做法提高了击穿电压和降低了跨导。文献“The Super-junction Insulated Gate Bipolar TransistorOptimization and Modeling，，(作者:Marina Antoniou, Florin Udrea, Friedhelm Bauer;出处:IEEE Transactions on Electron Devices, 2010 年，第 57 卷，第 594 页?第 600 页)提出了利用电荷补偿原理，在P型基区下方引入直接延伸到N型缓冲层的P-pillar，使得在器件阻断状态下N-pillar和P-pillar完全耗尽。该文献的做法提高N型基区的掺杂浓度，降低静态损耗，同时提高器件击穿耐压。文献“Trench gate IGBT structure with floating P region, ”(作者:Mengliang Qian, Zehong Li, Bo Zhang and Zhaoji Li;出 处:Journal ofSemiconductors, 2012年，第31期，第024003-1页?第024003-3页)提出了沟槽底部引入一个P+空穴收集区，避免了空穴进入P型体区，起到了空穴旁路的作用，从而削弱了寄生晶闸管效应，器件的安全工作区得到增大，也获得了优越的高温特性。但是文献这种做法需要增加多个掩膜版，同时也增加了多道工艺程序，对栅槽进行化学机械抛光技术还不成熟，其中二次刻槽的精度要求高，难度大，还加大了开启电压。文献由于需要精确的要精确的控制P-pillar和N-pillar的掺杂浓度和宽长比来实现电荷补偿，这对工艺要求高，且需要更多的热过程。此种结构工艺难度和成本高，且动态雪崩能力差。文献实现P region的工艺需要多步离子注入，而且在提高击穿电压方面效果不好。非穿通型绝缘栅双极晶体管(Trench-NPT-1GBT )器件结构，是在传统的Trench-NPT-1GBT器件中引入侧边多晶娃电极(Side-poly),可以提高该器件的击穿电压，降低其开启的阈值电压。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管。本专利技术设有金属化集电极、P型集电极区、N-型漂移区、二氧化硅侧边多晶硅氧化层、侧边多晶硅电极、金属化侧边多晶硅电极、P+体区、金属化发射极、N+型源区、P型基区、金属化栅极、多晶硅栅电极和二氧化硅栅氧化层；所述金属化集电极位于P型集电极区的背面，N-型漂移区位于P型集电极区的正面；N+型源区和P+体区并排位于金属化发射极下方，N+型源区和P+体区与金属化发射极相连，其中，P+体区下方直接与N-型漂移区相连，N+型源区与N-型漂移区之间隔着P型基区；多晶硅栅电极设在器件顶部并位于金属化发射极的一侧，多晶硅栅电极侧面被二氧化硅栅氧化层所包围；二氧化硅栅氧化层的侧壁分别与N+型源区、P型基区和N-型漂移区接触，二氧化硅栅氧化层底部与N-型漂移区接触；侧边多晶硅电极设在器件顶部并位于金属化发射极的另一侧，侧边多晶硅电极侧边被二氧化硅侧边多晶硅氧化层所包围；二氧化硅侧边多晶硅氧化层的侧壁分别与P+体区、N-型漂移区接触，二氧化硅侧边多晶硅氧化层底部与N-型漂移区接触。本专利技术的侧边多晶硅电极是通过刻槽、氧化、多晶硅淀积工艺实现的。P+体区结深的延伸是通过增加注入离子量、注入时间和退火时间实现的。在做侧边多晶硅工艺时，采用和制造多晶硅栅电极共用一块掩膜版。在生长氧化层过程中离子注入时，硅片表面的原子被撞击成非晶态，先生成缓冲氧化膜减少这种破坏，生长缓冲氧化膜采用了干氧一湿氧一干氧三步法。在离子注入时，很容易出现沟道效应，为了避免沟道效应，使用了偏离轴注入，倾斜角是7°，为了降低离子注入方向恰巧与晶向排列一致的概率，注入转动一个30°左右的角度。在做N+型源区时，用两步注入法，由于砷的扩散系数小，推进扩散的速度慢，形成的结也就较浅，而磷的扩散系数大，两种离子的混合注入，既能达到表面高浓度做发射极的欧姆接触，也能达到足够的结深。硅片的背面进行反向离子注入时，注入硼离子以形成浅薄的P型集电极区，由于表面已经做完了器件结构，淀积了铝层，因此背面加工时，不能采用高温退火，而采用400°低温退火。本专利技术在传统的沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管Trench-NPT-1GBT中引入侧边多晶娃电极Side-poly技术。本专利技术的Trench-NPT-1GBT是通过在制造栅极(Gate)工艺过程中增加一道制造Side-poly的工艺，该工艺过程不需要增加掩膜版，同时把原有P+体区的结深扩展到与N-型漂移区相接。这样在Side-poly加上正电压，就可以形成反向电场，解决了传统Trench-NPT-1GBT由于沟槽底部曲面率小而电场累积的缺点，有效地降低沟槽栅极底部的峰值电场。本专利技术的Trench-NPT-1GBT具有更高的击穿电压和更低的阈值电压的优点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例的结构示意图。图2为本专利技术带有侧边多晶硅电极槽和栅极槽的刻蚀工艺图。图3为本专利技术和传统沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管在临界击穿时靠近导通沟道的电场本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有侧边多晶硅电极沟槽非穿通型绝缘栅双极晶体管，其特征在于设有金属化集电极、P型集电极区、N?型漂移区、二氧化硅侧边多晶硅氧化层、侧边多晶硅电极、金属化侧边多晶硅电极、P+体区、金属化发射极、N+型源区、P型基区、金属化栅极、多晶硅栅电极和二氧化硅栅氧化层；所述金属化集电极位于P型集电极区的背面，N?型漂移区位于P型集电极区的正面；N+型源区和P+体区并排位于金属化发射极下方，N+型源区和P+体区与金属化发射极相连，其中，P+体区下方直接与N?型漂移区相连，N+型源区与N?型漂移区之间隔着P型基区；多晶硅栅电极设在器件顶部并位于金属化发射极的一侧，多晶硅栅电极侧面被二氧化硅栅氧化层所包围；二氧化硅栅氧化层的侧壁分别与N+型源区、P型基区和N?型漂移区接触，二氧化硅栅氧化层底部与N?型漂移区接触；侧边多晶硅电极设在器件顶部并位于金属化发射极的另一侧，侧边多晶硅电极侧边被二氧化硅侧边多晶硅氧化层所包围；二氧化硅侧边多晶硅氧化层的侧壁分别与P+体区、N?型漂移区接触，二氧化硅侧边多晶硅氧化层底部与N?型漂移区接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭东辉，江凌峰，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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