本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體器件及其制作方法，具體講涉及一種具有分離式集電極的平面柵IGBT及其制作方法。

背景技術(shù)：

絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)綜合了電力晶體管(Giant Transistor—GTR)和電力場效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。

絕緣柵雙極晶體管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)是MOS結(jié)構(gòu)雙極器件，屬于具有功率MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IGBT的應(yīng)用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區(qū)域。多使用在工業(yè)用電機(jī)、民用小容量電機(jī)、變換器(逆變器)、照相機(jī)的頻閃觀測器、感應(yīng)加熱(InductionHeating)電飯鍋等領(lǐng)域。根據(jù)封裝的不同，IGBT大致分為兩種類型，一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型，從TO－3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD(FleeWheelDiode)成對(duì)地(2或6組)封裝起來的模塊型，主要應(yīng)用在工業(yè)上。模塊的類型根據(jù)用途的不同，分為多種形狀及封裝方式，都已形成系列化。

IGBT是強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。MOSFET由于實(shí)現(xiàn)一個(gè)較高的擊穿電壓BVDSS需要一個(gè)源漏通道，而這個(gè)通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數(shù)值高的特征，IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點(diǎn)。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進(jìn)了RDS(on)特性，但是在高電平時(shí)，功率導(dǎo)通損耗仍然要比IGBT高出很多。IGBT較低的壓降，轉(zhuǎn)換成一個(gè)低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結(jié)構(gòu)，與同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理圖。

IGBT(絕緣柵雙極晶體管)同時(shí)具有單極性器件和雙極性器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電路簡單，控制電路功耗和成本低，通態(tài)壓降低，器件自身損耗小，是未來高壓大電流的發(fā)展方向。

IGBT器件有源區(qū)是由許多表面MOSFET結(jié)構(gòu)的源胞單位構(gòu)成，背面為P型集電極結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的平面柵IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流、關(guān)斷損耗和IGBT器件反向恢復(fù)電荷很大，極易損壞IGBT器件，因此，需要一種減小IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，減小器件關(guān) 斷損耗，且可以減小器件的反向恢復(fù)電荷的平面柵IGBT器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有分離式集電極的平面柵IGBT及其制作方法，本發(fā)明提供的人平面柵IGBT器件有效抑制IGBT器件的空穴注入效率，避免過大的反向恢復(fù)電荷；可以有效抑制IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，降低關(guān)斷損耗；同時(shí)還可以使得開關(guān)速度更快。為了對(duì)披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

為了減小IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，減小器件關(guān)斷損耗，本發(fā)明減小了器件的反向恢復(fù)電荷，通過背面增加淺凹槽或氧化層隔離結(jié)構(gòu)形成分離式集電極。此結(jié)構(gòu)可以有效抑制IGBT器件的空穴注入效率，避免過大的反向恢復(fù)電荷；可以有效抑制IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，降低關(guān)斷損耗；同時(shí)還可以使得開關(guān)速度更快。

本發(fā)明提供一種具有分離式集電極的平面柵IGBT，所述平面柵IGBT包括襯底、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極、隔離氧化膜和平面柵極，平面柵極與襯底之間的P阱區(qū)，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)內(nèi)N+型摻雜區(qū)和P+型摻雜區(qū)，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)和背面P+集電區(qū)；其改進(jìn)之處在于，在背面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度大于、等于或小于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)完全或者部分填充凹槽，所述絕緣介質(zhì)與P+集電區(qū)有交疊，以避免背面金屬電極和N型材料接觸；

所述襯底為均勻摻雜的N型單晶硅片襯底，所述N型單晶硅片襯底包括從上到下依次分布的襯底N-層以及襯底N+層。

進(jìn)一步地，所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層。

進(jìn)一步地，所述N型單晶硅片襯底包括：

A、電場截止FS型襯底：形成方式是先將均勻摻雜的N型單晶硅片進(jìn)行襯底減薄至所需要的襯底厚度；正面采用氧化和淀積的方式生長保護(hù)犧牲層，然后采用離子注入方式進(jìn)行硅片背面的N型低濃度緩沖區(qū)進(jìn)行摻雜；采用高溫長時(shí)間熱退火方式對(duì)N型低濃度緩沖區(qū)的雜 質(zhì)進(jìn)行激活與推結(jié)，形成N型低濃度摻雜緩沖區(qū)；最后形成終端結(jié)構(gòu)和有源區(qū)元胞結(jié)構(gòu)；最后通過摻雜注入形成襯底背面P型電導(dǎo)調(diào)制層；

所述N型低濃度摻雜緩沖區(qū)的最高摻雜濃度為N型單晶硅片襯底濃度的5e2至1e4倍；

B、非穿通NPT型襯底：形成方式是先進(jìn)行終端結(jié)構(gòu)和有源區(qū)源胞結(jié)構(gòu)的形成；在IGBT器件表面結(jié)構(gòu)形成后，進(jìn)行均勻摻雜的N型單晶硅片減薄至所需要的襯底厚度；最后形成襯底背面P型電導(dǎo)調(diào)制層摻雜注入。

進(jìn)一步地，當(dāng)N型單晶硅片襯底采用軟穿通SPT型或電場截止FS型時(shí)，所述平面柵IGBT包括位于N型單晶硅片襯底背面的N型低濃度緩沖區(qū)；若N型單晶硅片襯底采用非穿通NPT型時(shí)，則不需要N型低濃度緩沖區(qū)。

本發(fā)明還提供一種平面柵IGBT的制作方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

(一)對(duì)N型單晶硅片襯底預(yù)處理：所述N型單晶硅片襯底的N雜質(zhì)摻雜濃度與厚度需要根據(jù)平面柵IGBT不同的擊穿電壓和正向?qū)▔航颠M(jìn)行選擇，并通過酸、堿、去離子水超聲清洗工序，對(duì)N型單晶硅片襯底表面進(jìn)行化學(xué)處理；

(二)制作N型低濃度摻雜緩沖區(qū)：對(duì)均勻摻雜的N型單晶硅片襯底正面采用氧化或淀積的方式生長保護(hù)犧牲膜質(zhì)，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行N型低濃度摻雜發(fā)緩沖區(qū)的雜質(zhì)生成，再進(jìn)行退火工藝，進(jìn)行離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到所需要的深度，形成N型低濃度摻雜緩沖區(qū)后去除正面保護(hù)犧牲層膜質(zhì)，若軟穿通SPT型或電場截止FS型時(shí)需要N型低濃度摻雜緩沖區(qū)，若襯底為非穿通NPT型時(shí)則不需要N型低濃度摻雜緩沖區(qū)；

(三)制作平面柵極：對(duì)均勻摻雜的N型單晶硅片襯底進(jìn)行高溫氧化的方式，在硅片表面生長氧化膜，并采用淀積方式生長多晶硅電極，再進(jìn)行光刻和刻蝕形成平面柵極；

(四)制作P阱區(qū)：對(duì)平面柵極形成的柵極開口通過注入方式進(jìn)行P型摻雜，再進(jìn)行高溫退火，將P型摻雜推結(jié)，形成IGBT有源區(qū)的P阱區(qū)；

(五)制作N+型摻雜區(qū)：淀積光刻膠，通過光刻形成掩膜，對(duì)P阱區(qū)的多晶開口采用注入方式進(jìn)行N+摻雜，形成N+型摻雜區(qū)；

(六)制作平面柵IGBT表面P+型摻雜區(qū)：通過淀積方式生長氧化膜，全面反刻形成多晶側(cè)壁保護(hù)結(jié)構(gòu)，采用自對(duì)準(zhǔn)離子注入方式進(jìn)行P+摻雜，形成P+型摻雜區(qū)；

(七)制作平面柵IGBT背面P+集電區(qū)：若襯底采用軟穿通SPT型或者電場截止FS型，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行P+摻雜區(qū)域的雜質(zhì)生成，再進(jìn)行退火工藝，進(jìn)行離子的激活與推結(jié)；若襯底采用非穿通NPT型，則在背面金屬電極結(jié)構(gòu)前制作背面P+摻雜區(qū)；

(八)制作芯片背面隔離氧化層結(jié)構(gòu)：淀積光刻膠，通過光刻形成掩膜，刻蝕P+集電區(qū)， 形成背面凹槽，凹槽深度選擇大于、等于或者小于P+集電區(qū)的厚度，采用淀積或蒸發(fā)方式生長絕緣介質(zhì)，填充凹槽，完全填充或部分填充，絕緣介質(zhì)的下表面到P+集電區(qū)下表面的距離在0至1微米范圍內(nèi)，絕緣介質(zhì)必須部分覆蓋P+集電區(qū)，避免背面集電極金屬和N型材料接觸；

(九)制作正面金屬電極：使用化學(xué)淀積方式生長硼磷摻雜玻璃膜質(zhì)，進(jìn)行平面柵IGBT器件隔離，進(jìn)行接觸孔的光刻和刻蝕形成隔離氧化膜結(jié)構(gòu)，使用物理淀積或蒸發(fā)方式生長鋁合金，進(jìn)行金屬的光刻和刻蝕，形成正面金屬電極，完成了平面柵IGBT正面電極連接；

(十)制作背面金屬電極：對(duì)N型單晶硅片襯底進(jìn)行研磨減薄或濕法刻蝕洗凈，采用物理淀積或蒸發(fā)形成背面金屬電極，完成平面柵IGBT背面電特性連接。

進(jìn)一步地，所述步驟(一)中，平面柵IGBT的正向?qū)▔航禐?00V至6500V。

進(jìn)一步地，所述步驟(二)中，所述退火工藝的溫度為1100度至1150度，時(shí)間為600分鐘至1800分鐘。

進(jìn)一步地，所述步驟(三)中，在硅片表面生長的氧化膜為0.1至0.2微米。

進(jìn)一步地，所述步驟(四)中，是將P型摻雜推結(jié)到4至6微米，形成IGBT有源區(qū)的P阱區(qū)。

進(jìn)一步地，所述步驟(七)中，離子被推結(jié)到0.5至1微米范圍內(nèi)。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

(一)本發(fā)明通過增加淺凹槽或氧化層隔離結(jié)構(gòu)，形成具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT，可以有效抑制IGBT器件的空穴注入效率，避免過大的反向恢復(fù)電荷，降低IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，降低關(guān)斷損耗，提高器件開關(guān)速度。

(二)該結(jié)構(gòu)也可以用于溝槽柵結(jié)構(gòu)，背面淺凹槽或氧化層隔離結(jié)構(gòu)可以為任意形狀。

(三)所采用的制造加工工藝為IGBT芯片通用工藝，易實(shí)現(xiàn)。

為了上述以及相關(guān)的目的，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個(gè)實(shí)施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細(xì)說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實(shí)施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明提供的一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的第二種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的第三種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的第四種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；

圖6是本發(fā)明提供的一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

圖7是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

圖8是本發(fā)明提供的第二種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

圖9是本發(fā)明提供的第三種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

圖10是本發(fā)明提供的第四種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

圖11是本發(fā)明提供的第五種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖；

其中：01-N型單晶硅片襯底，02-N型低濃度摻雜緩沖區(qū)，04-P阱區(qū)、05-N+型摻雜區(qū)，06-P+型摻雜，07-P+集電區(qū)，08-隔離氧化膜，09-正面金屬電極，10-背面金屬電極，11-背面隔離氧化層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開了超過一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

本發(fā)明提供一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT，其剖面示意圖和平面柵IGBT背面表面示意圖分別如圖1和6所示，平面柵IGBT包括襯底01、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極09、隔離氧化膜08和平面柵極03，平面柵極03與襯底01之間的P阱區(qū)04，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)04內(nèi)N+型摻雜區(qū)05和P+型摻雜區(qū)06，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)02、P+集電區(qū)07和背面金屬電極10；在背面金屬電極10的背 面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度等于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)完全填充凹槽，；所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層11。本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；第二種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖；第三種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖和第四種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖分別如圖2-5所示，其對(duì)應(yīng)的平面柵IGBT背面表面示意圖如圖7-11所示。

圖2是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖，平面柵IGBT包括襯底01、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極09、隔離氧化膜08和平面柵極03，平面柵極03與襯底01之間的P阱區(qū)04，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)04內(nèi)N+型摻雜區(qū)05和P+型摻雜區(qū)06，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)02、P+集電區(qū)07和背面金屬電極10；在背面金屬電極10的背面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度大于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)完全填充凹槽；所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層11。

圖3是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖，平面柵IGBT包括襯底01、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極09、隔離氧化膜08和平面柵極03，平面柵極03與襯底01之間的P阱區(qū)04，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)04內(nèi)N+型摻雜區(qū)05和P+型摻雜區(qū)06，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)02、P+集電區(qū)07和背面金屬電極10；在背面金屬電極10的背面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度小于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)完全填充凹槽；所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層11。

圖4是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖，平面柵IGBT包括襯底01、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極09、隔離氧化膜08和平面柵極03，平面柵極03與襯底01之間的P阱區(qū)04，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)04內(nèi)N+型摻雜區(qū)05和P+型摻雜區(qū)06，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)02、P+集電區(qū)07和背面金屬電極10；在背面金屬電極10的背面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度等于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)部分填充凹槽；所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層11。

圖5是本發(fā)明提供的另一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT剖面示意圖，平面柵IGBT包括襯底01、從上到下依次設(shè)置在襯底上的正面金屬電極09、隔離氧化膜08和平面柵極03，平面柵極03與襯底01之間的P阱區(qū)04，從上到下依次設(shè)置于P阱區(qū)04內(nèi)N+型摻雜 區(qū)05和P+型摻雜區(qū)06，依次設(shè)置于襯底背面的背面N型低濃度摻雜緩沖區(qū)02、P+集電區(qū)07和背面金屬電極10；在背面金屬電極10的背面P+集電區(qū)上設(shè)有采用絕緣介質(zhì)填充的背面凹槽，所述背面凹槽深度大于背面P+集電區(qū)的厚度，所述絕緣介質(zhì)部分填充凹槽，所述絕緣介質(zhì)與P+集電區(qū)有交疊，避免背面金屬電極和N型材料接觸；所述絕緣介質(zhì)填充部分和背面凹槽形成IGBT背面隔離氧化層11。

圖6是本發(fā)明提供的一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT背面表面示意圖，11為背面隔離氧化層，07為背面集電區(qū)。IGBT背面隔離氧化層11可以為任意形狀、任意分布，如圖7-11所示。

所述襯底為均勻摻雜的N型單晶硅片襯底，所述N型單晶硅片襯底包括從上到下依次分布的襯底N-層以及襯底N+層。所述N型單晶硅片襯底包括：

A、電場截止FS型襯底：形成方式是先將均勻摻雜的N型單晶硅片進(jìn)行襯底減薄至所需要的襯底厚度；正面采用氧化和淀積的方式生長保護(hù)犧牲層，然后采用離子注入方式進(jìn)行硅片背面的N型低濃度緩沖區(qū)進(jìn)行摻雜；采用高溫長時(shí)間熱退火方式對(duì)N型低濃度緩沖區(qū)的雜質(zhì)進(jìn)行激活與推結(jié)，形成N型低濃度摻雜緩沖區(qū)；最后形成終端結(jié)構(gòu)和有源區(qū)元胞結(jié)構(gòu)；最后通過摻雜注入形成襯底背面P型電導(dǎo)調(diào)制層；

所述N型低濃度摻雜緩沖區(qū)的最高摻雜濃度為N型單晶硅片襯底濃度的5e2至1e4倍；

B、非穿通NPT型襯底：形成方式是先進(jìn)行終端結(jié)構(gòu)和有源區(qū)源胞結(jié)構(gòu)的形成；在IGBT器件表面結(jié)構(gòu)形成后，進(jìn)行均勻摻雜的N型單晶硅片減薄至所需要的襯底厚度；最后形成襯底背面P型電導(dǎo)調(diào)制層摻雜注入。

當(dāng)N型單晶硅片襯底采用軟穿通SPT型或電場截止FS型時(shí)，所述平面柵IGBT包括位于N型單晶硅片襯底背面的N型低濃度緩沖區(qū)；若N型單晶硅片襯底采用非穿通NPT型時(shí)，則不需要N型低濃度緩沖區(qū)。

本發(fā)明還提供一種具有分離式集電極結(jié)構(gòu)的平面柵IGBT的制作方法，包括下述步驟：

(一)對(duì)N型單晶硅片襯底01預(yù)處理：所述N型單晶硅片襯底的N雜質(zhì)摻雜濃度與厚度需要根據(jù)平面柵IGBT不同的擊穿電壓和正向?qū)▔航敌枨?600V至6500V)進(jìn)行選擇，并通過酸、堿、去離子水超聲清洗工序，對(duì)N型單晶硅片襯底表面進(jìn)行化學(xué)處理；

(二)制作N型低濃度摻雜緩沖區(qū)：對(duì)均勻摻雜的N型單晶硅片襯底正面采用氧化或淀積的方式生長保護(hù)犧牲膜質(zhì)，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行N型低濃度摻雜發(fā)緩沖區(qū)的雜質(zhì)生成，再進(jìn)行溫度為1100度至1150度，時(shí)間為600分鐘至1800分鐘的高溫長時(shí)間退火工藝，進(jìn)行離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到所需要的深度，形成N型低濃度摻雜緩沖區(qū)后去除正 面保護(hù)犧牲層膜質(zhì)，若軟穿通SPT型或電場截止FS型時(shí)需要N型低濃度摻雜緩沖區(qū)，若襯底為非穿通NPT型時(shí)則不需要N型低濃度摻雜緩沖區(qū)；

(三)制作平面柵極：對(duì)均勻摻雜的N型單晶硅片襯底進(jìn)行高溫氧化的方式，在硅片表面生長0.1至0.2微米的氧化膜，并采用淀積方式生長多晶硅電極，再進(jìn)行光刻和刻蝕形成平面柵極；

(四)制作P阱區(qū)：對(duì)平面柵極形成的柵極開口通過注入方式進(jìn)行P型摻雜，再進(jìn)行高溫退火，將P型摻雜推結(jié)到4至6微米，形成IGBT有源區(qū)的P阱區(qū)；

(五)制作N+型摻雜區(qū)：淀積光刻膠，通過光刻形成掩膜，對(duì)P阱區(qū)的多晶開口采用注入方式進(jìn)行N+摻雜，形成N+型摻雜區(qū)；

(六)制作平面柵IGBT表面P+型摻雜區(qū)：通過淀積方式生長氧化膜，全面反刻形成多晶側(cè)壁保護(hù)結(jié)構(gòu)，采用自對(duì)準(zhǔn)離子注入方式進(jìn)行P+摻雜，形成P+型摻雜區(qū)；

(七)制作平面柵IGBT背面P+集電區(qū)：若襯底采用軟穿通SPT型或者電場截止FS型，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行P+摻雜區(qū)域的雜質(zhì)生成，再進(jìn)行退火工藝，進(jìn)行離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到0.5至1微米范圍內(nèi)；若襯底采用非穿通NPT型，則在背面金屬電極結(jié)構(gòu)前制作背面P+摻雜區(qū)；

(八)制作芯片背面隔離氧化層結(jié)構(gòu)：淀積光刻膠，通過光刻形成掩膜，刻蝕P+集電區(qū)，形成背面凹槽，凹槽深度可選擇大于、等于或者小于P+集電區(qū)的厚度，采用淀積或蒸發(fā)方式生長絕緣介質(zhì)，填充凹槽，可完全填充也可以部分填充，絕緣介質(zhì)的下表面到P+集電區(qū)下表面的距離在0至1微米范圍內(nèi)，絕緣介質(zhì)必須部分覆蓋P+集電區(qū)，避免背面集電極金屬和N型材料接觸，此步驟為本發(fā)明的最關(guān)鍵步驟。

(九)制作正面金屬電極：使用化學(xué)淀積方式生長硼磷摻雜玻璃膜質(zhì)，進(jìn)行平面柵IGBT器件隔離，進(jìn)行接觸孔的光刻和刻蝕形成隔離氧化膜結(jié)構(gòu)，使用物理淀積或蒸發(fā)方式生長鋁合金，進(jìn)行金屬的光刻和刻蝕，形成正面金屬電極，完成了平面柵IGBT正面電極連接；

(十)制作背面金屬電極：對(duì)N型單晶硅片襯底進(jìn)行研磨減薄或濕法刻蝕洗凈，采用物理淀積或蒸發(fā)形成背面金屬電極，完成平面柵IGBT背面電特性連接。

本發(fā)明提供的一種具有分離式集電極的平面柵IGBT，在傳統(tǒng)的平面柵型IGBT基礎(chǔ)上，通過增加淺凹槽或氧化層隔離結(jié)構(gòu)形成分離式集電極，此結(jié)構(gòu)可以有效抑制IGBT器件的空穴注入效率，避免過大的反向恢復(fù)電荷；可以有效抑制IGBT器件關(guān)斷過程中的拖尾電流，降低關(guān)斷損耗；同時(shí)還可以使得開關(guān)速度更快。

應(yīng)該明白，公開的過程中的步驟的特定順序或?qū)哟问鞘纠苑椒ǖ膶?shí)例?；谠O(shè)計(jì)偏好， 應(yīng)該理解，過程中的步驟的特定順序或?qū)哟慰梢栽诓幻撾x本公開的保護(hù)范圍的情況下得到重新安排。所附的方法權(quán)利要求以示例性的順序給出了各種步驟的要素，并且不是要限于所述的特定順序或?qū)哟巍?/p>

在上述的詳細(xì)描述中，各種特征一起組合在單個(gè)的實(shí)施方案中，以簡化本公開。不應(yīng)該將這種公開方法解釋為反映了這樣的意圖，即，所要求保護(hù)的主題的實(shí)施方案需要清楚地在每個(gè)權(quán)利要求中所陳述的特征更多的特征。相反，如所附的權(quán)利要求書所反映的那樣，本發(fā)明處于比所公開的單個(gè)實(shí)施方案的全部特征少的狀態(tài)。因此，所附的權(quán)利要求書特此清楚地被并入詳細(xì)描述中，其中每項(xiàng)權(quán)利要求獨(dú)自作為本發(fā)明單獨(dú)的優(yōu)選實(shí)施方案。

上文的描述包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的舉例。當(dāng)然，為了描述上述實(shí)施例而描述部件或方法的所有可能的結(jié)合是不可能的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，各個(gè)實(shí)施例可以做進(jìn)一步的組合和排列。因此，本文中描述的實(shí)施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)的所有這樣的改變、修改和變型。此外，就說明書或權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“包含”，該詞的涵蓋方式類似于術(shù)語“包括”，就如同“包括，”在權(quán)利要求中用作銜接詞所解釋的那樣。此外，使用在權(quán)利要求書的說明書中的任何一個(gè)術(shù)語“或者”是要表示“非排它性的或者”。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。