[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件制造领域，尤其涉及一种绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Biplar Transistor，IGBT)及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Biplar Transistor，IGBT)是一种由MOSFET与双极型晶体管构成的电压控制型复合器件。它兼具两种器件的优点，既有MOSFET易于驱动、开关速度快的特点，也有双极型晶体管电压较高、电流容量较大的特点。因此，绝缘栅双极晶体管已逐步取代了高压双极晶体管和晶闸管，被广泛应用于变频空调、电力网络以及机车牵引等大功率系统之中。

通常绝缘栅双极晶体管利用场终止(fieldstop)技术降低导通电阻以提高其性能，现有的绝缘栅双极晶体管的场终止技术是采用了缓变的n+-Si层来作为反向击穿终止层达到降低导通电阻的目的，然而此种技术未能大幅提高开关速度，尤其是对影响开关特性的关断时间改进效果较差。

发明内容

本发明提供一种能有效减小关断时间的绝缘栅双极晶体管。

还提供一种制造上述绝缘栅双极晶体管的方法。

一种绝缘栅双极晶体管，包括金属层、P+区、场终止层、N-区、P区、N+区、栅氧层及硅栅层。该场终止层包含N型硅锗合金。

一种制造绝缘栅双极晶体管的方法，包括第一步，提供基材，在该基材上形成栅氧层和硅栅层；第二步，在该基材的正面形成P区及N+区，并在正面制作金属电极；第三步，在该基材的背面注入锗(germanium，Ge)离子和N型杂质；第四步，通过退火形成包含N型硅锗合金的场终止层；第五步，注入硼离子并低温退火激活形成P+区和阳极；及第六步，背面蒸发形成金属层，制成绝缘栅双极晶体管。

作为本发明的进一步改进，该场终止层还包括N型杂质。

作为本发明的进一步改进，该场终止层中锗离子的浓度为1％-30％，注入能量为20KeV-1MeV。

作为本发明的进一步改进，该场终止层位于该P+区和该N-区之间。

作为本发明的进一步改进，该绝缘栅双极晶体管是用硅晶片制成，P区和N+区位于硅晶片的正面，P+区和场终止层位于硅晶片的背面。

作为本发明的进一步改进，在第三步中，在该基材的背面还注入N型杂质。

作为本发明的进一步改进，在第四步中，用低温固相外延结合激光形成GeSi晶体层，并激活注入的N型杂质。

因本发明所提供的绝缘栅双极晶体管，利用包含N型硅锗合金的场终止层作为反向击穿终止层，进一步增强过剩少子空穴复合几率，从而减少了绝缘栅双极晶体管的关断时间并提高了关断速度，进而提高了电路效率。

附图说明

图1为本发明绝缘栅双极晶体管的结构示意图。

图2为本发明绝缘栅双极晶体管制造方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参阅图1，所示为本发明实施方式的绝缘栅双极晶体管100(InsulatedGate Biplar Transistor，IGBT)的结构示意图。

在本实施方式中，绝缘栅双极晶体管100是由硅晶片制成，其包括金属层10、P+区20、场终止层30、N-区40、P区50、N+区60、栅氧层70及硅栅层80，其中N-区40为区熔硅衬底，P+区20为背面硼注入后形成的P+层。P区50和N+区60位于硅晶片的正面，P+区20和场终止层30位于硅晶片的背面。场终止层30位于P+区20和N-区40之间，包括低锗含量的硅锗合金和N型杂质。

在本实施方式中，栅氧层70为二氧化硅(SiO₂)层，厚度为50-300纳米。该栅氧层70也可为其它硅化合物，如氮氧化硅等。

在本实施方式中，P区50和N+区60为绝缘栅双极晶体管100的MOS管P型阱区和源区。P区50进一步包括P-体区和P+扩散区。该P+扩散区用于连接P-体区和阴极，同时用于连接N+区60和地。