一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣棚.雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由巨型晶體管(Giant Transistor，GTR)和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor,MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，具有工作頻率高，控制電路簡(jiǎn)單，電流密度高，通態(tài)壓低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。
[0003]如何進(jìn)一步降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降是工業(yè)自動(dòng)化不斷發(fā)展所必然要面臨的問(wèn)題，有報(bào)道稱(chēng)，以N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管為例，在其P阱遠(yuǎn)離柵極一側(cè)的襯底區(qū)域注入N型粒子形成載流子存儲(chǔ)層，可以提高所述N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管的載流子濃度，從而提高所述N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管襯底的載流子傳輸能力，進(jìn)一步達(dá)到降低所述N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通壓降的目的。
[0004]但是因?yàn)樗鲚d流子存儲(chǔ)層位于所述P阱下方，普通的粒子注入設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)，而高能粒子注入設(shè)備的價(jià)格昂貴，而且使用和維護(hù)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法，以解決高能粒子注入形成所述載流子存儲(chǔ)層成本過(guò)高的問(wèn)題。
[0006]—種絕緣柵雙極晶體管的制備方法，包括:
[0007]提供第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體襯底；
[0008]在所述半導(dǎo)體襯底的正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的阱區(qū)，并在所述半導(dǎo)體襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的柵極，所述柵極覆蓋所述阱區(qū)部分表面；
[0009]在所述阱區(qū)表面形成第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；
[0010]對(duì)所述發(fā)射區(qū)進(jìn)行刻蝕，在所述發(fā)射區(qū)內(nèi)形成溝槽，所述溝槽貫穿所述發(fā)射區(qū)；
[0011]通過(guò)所述溝槽向所述半導(dǎo)體襯底注入第一摻雜類(lèi)型的粒子，在所述阱區(qū)背離所述柵極一側(cè)形成載流子濃度大于所述半導(dǎo)體襯底載流子濃度的載流子存儲(chǔ)層；
[0012]形成所述絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極；
[0013]在所述半導(dǎo)體襯底的背面形成所述絕緣柵雙極晶體管的背面結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，通過(guò)所述溝槽向所述半導(dǎo)體襯底注入第一摻雜類(lèi)型的粒子的注入能量的取值范圍為lE5eV-3E6eV，包括端點(diǎn)值，劑量的取值范圍為lE13cm 2_lE15cm 2，包括端點(diǎn)值。
[0015]優(yōu)選的，對(duì)所述發(fā)射區(qū)進(jìn)行刻蝕，在所述發(fā)射區(qū)內(nèi)形成溝槽包括:
[0016]在所述發(fā)射區(qū)表面涂覆光刻膠；
[0017]在所述半導(dǎo)體襯底正面覆蓋掩膜板；
[0018]以所述掩膜版為掩膜，對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光并顯影，形成圖案化的光刻膠；
[0019]以所述圖案化的光刻膠為掩膜，對(duì)所述發(fā)射區(qū)進(jìn)行刻蝕，在所述發(fā)射區(qū)內(nèi)形成溝槽，所述溝槽貫穿所述發(fā)射區(qū)；
[0020]清除殘留的光刻膠。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述第一摻雜類(lèi)型為N型，第二摻雜類(lèi)型為P型。
[0022]優(yōu)選的，在所述半導(dǎo)體襯底的背面形成所述絕緣柵雙極晶體管的背面結(jié)構(gòu)包括:
[0023]通過(guò)背面減薄工藝，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的背面進(jìn)行減薄處理；
[0024]在減薄后的所述半導(dǎo)體襯底的背面注入第二摻雜類(lèi)型的粒子并退火激活，形成第二摻雜類(lèi)型集區(qū)；
[0025]利用磁控濺射或熱蒸發(fā)工藝在所述集區(qū)上形成集電極。
[0026]優(yōu)選的，通過(guò)背面減薄工藝，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底的背面進(jìn)行減薄處理之后，在減薄后的所述半導(dǎo)體襯底的背面注入第二摻雜類(lèi)型的粒子并退火激活，形成第二摻雜類(lèi)型集區(qū)之前還包括:
[0027]在減薄后的所述半導(dǎo)體襯底的背面進(jìn)行粒子注入，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層。
[0028]一種絕緣柵雙極晶體管，包括:
[0029]第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體襯底；
[0030]位于所述半導(dǎo)體襯底正面內(nèi)部的第二摻雜類(lèi)型的阱區(qū)；
[0031]位于所述阱區(qū)朝向所述半導(dǎo)體襯底背面一側(cè)，且載流子濃度大于所述半導(dǎo)體襯底的載流子存儲(chǔ)層；
[0032]位于所述阱區(qū)中心的溝槽；
[0033]位于所述溝槽兩側(cè)，且位于所述阱區(qū)內(nèi)部的第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；
[0034]位于所述溝槽兩側(cè)，且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極；
[0035]覆蓋所述柵極和溝槽表面的發(fā)射極；
[0036]位于所述半導(dǎo)體襯底背面內(nèi)部的第二摻雜類(lèi)型的集區(qū)；
[0037]位于所述集區(qū)背離所述半導(dǎo)體襯底一側(cè)的集電極。
[0038]優(yōu)選的，所述絕緣柵雙極晶體管還包括:
[0039]位于所述集區(qū)背離所述集電極一側(cè)的緩沖層。
[0040]優(yōu)選的，所述阱區(qū)的厚度的取值范圍為I μ m-7 μ m，包括端點(diǎn)值。
[0041]優(yōu)選的，所述發(fā)射區(qū)的厚度的取值范圍為0.2μπι-1.5 μ m，包括端點(diǎn)值。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法，其中，所述制備方法通過(guò)在所述發(fā)射區(qū)刻蝕出貫穿所述發(fā)射區(qū)的溝槽，并通過(guò)所述溝槽向所述半導(dǎo)體襯底注入第一摻雜類(lèi)型的粒子，形成所述載流子存儲(chǔ)層。所述載流子存儲(chǔ)層提高了所述半導(dǎo)體襯底的載流子濃度，實(shí)現(xiàn)降低所述絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通壓降的目的。
[0043]而且本發(fā)明實(shí)施例所提供的所述制備方法在形成所述載流子存儲(chǔ)層之前先在所述發(fā)射區(qū)刻蝕出溝槽，降低了所述第一摻雜類(lèi)型的粒子的注入深度，因此采用普通的粒子注入設(shè)備即可完成所述第一摻雜類(lèi)型的粒子的注入，而不需要采用高能粒子注入設(shè)備，從而降低了低導(dǎo)通壓降的絕緣柵雙極晶體管的生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0044]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0045]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程圖；
[0046]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的所述半導(dǎo)體襯底在完成所述溝槽刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖3-4為本發(fā)明實(shí)施例提供的所述半導(dǎo)體襯底在完成所述載流子存儲(chǔ)層注入后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的所述半導(dǎo)體襯底在完成所述發(fā)射極制備后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖6為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程圖；
[0050]圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖8為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]正如【背景技術(shù)】所述，絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通壓降的降低可以大幅度降低所述大電流設(shè)備的功耗。因此，如何降低絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降成為研究人員的努力方向。
[0053]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法，包括:
[0054]提供第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體襯底；
[0055]在所述半導(dǎo)體襯底的正面內(nèi)部形成第二摻雜類(lèi)型的阱區(qū)，并在所述半