[发明专利]绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管及工艺制造方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种横向高压功率器件的工艺制作方 法，更具体的说，是关于一种具有绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管及工艺 制作方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种具有金属氧化物半导体(MOS)晶体管 的绝缘栅结构优点以及具有双极晶体管的高电流密度优点的器件，它是一种能 用于有效地降低传统的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的导 电损耗的功率半导体器件。

为了能够和其它半导体器件集成，横向绝缘栅双极晶体管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，简称LIGBT)得到了广泛的关注和迅速的发展，同样， 这种器件具有输入阻抗高、高耐压、开态电流能力强、开关频率高等优点。绝 缘体上硅(Silicon On Insulator，简称SOI)技术以其理想的全介质隔离性能、 相对简单的隔离工艺、显著减弱的纵向寄生效应，使其速度高、功耗低、耐高 温运行，便于多器件、高密度、小型化和三维智能功率集成，而且与互补金属 -氧化物-半导体(CMOS)超大规模集成电路(VLSI)制造工艺相兼容而倍受瞩 目。因此将SOI技术用于制造LIGBT，所形成的绝缘体上硅横向绝缘双极型晶 体管(简称SOI-LIGBT)具有隔离性能好、漏电流小和击穿电压高等优点，发 展潜力巨大。如今SOI-LIGBT的制作技术水平越来越成熟，应用范围也越来越 广。

为了进一步提高SOI-LIGBT的击穿电压，改进的结构会采用延长多晶硅栅 的长度，使其覆盖二阶场氧化层从而形成二阶场板结构的方法，这种方法起到 了一定的效果，在相关技术中，二阶场氧化层的形成是直接通过热氧化生长， 然后经过刻蚀工艺形成的，但是这种工艺制作过程的“吃硅”现象很严重，影 响漂移区的表面的形貌和浓度分布。同时，为了防止SOI-LIGBT在阳极发生穿 通现象，改进的结构会在N型掺杂漂移区6中左侧设有N型掺杂缓冲区8(如 图1所示)，在相关技术中，N型掺杂缓冲区的形成是在形成P型掺杂阳极接触 区域9之前通过离子注入，然后退火完成的，但是这种工艺制作方法无法准确 的控制N型掺杂缓冲区的深度和浓度分布情况。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种在不增加工艺难度和成本的前提 下，完成SOI-LIGBT中二阶场氧化层和N型掺杂缓冲区的制备的工艺制造方法。

本发明采用如下技术方案：

一种绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管，包括：P型掺杂半导体衬底，在 P型掺杂半导体衬底上面设有埋氧层，在埋氧层上设有P型掺杂外延层，在P 型掺杂外延层的左侧设有N型掺杂深阱区，在P型掺杂外延层的右侧设有P型 掺杂深阱区，在N型掺杂深阱区和部分P型掺杂外延层的上方设有N型掺杂漂 移区，在P型掺杂深阱区和部分P型掺杂外延层的上方设有P型掺杂半导体区。 在N型掺杂漂移区中左侧设有N型掺杂缓冲区，在N型掺杂缓冲区中设有P型 掺杂阳极接触区域，在P型掺杂半导体区中设有N型掺杂阴极接触区域和P型 掺杂体接触区，在部分N型掺杂漂移区和部分P型掺杂半导体区的上方设有栅 氧化层，在部分N型掺杂漂移区的上方设有二阶场氧化层，在P型掺杂阳极接 触区域的上方设有金属层，构成了绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管的阳极 金属电极，在P型掺杂体接触区和部分N型掺杂阴极接触区域的上方设有金属 层，构成了绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管的阴极金属电极，在栅氧化层 的上方设有多晶硅，并且多晶硅的左端延伸到二阶场氧化层的上方构成二阶多 晶硅场板结构。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)该绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管结构的二阶场氧化层是通过先 淀积氧化层，在刻蚀工艺之后采用热生长工艺生成的。由于在热生长过程之前， 在绝缘体上硅的横向绝缘栅双极晶体管漂移区的表面有一层淀积的氧化层，因 此在热生长过程中漂移区上方的“吃硅”现象和“吸硼排磷”现象得到了抑制， 从而二阶场氧化层的生长几乎不影响漂移区表面的浓度。

(2)本发明结构采用的N型掺杂缓冲区是通过场氧化层自对准，用高能离 子注入形成的。从而使得N型掺杂缓冲区的深度和浓度分布的调节通过改变高 能离子注入能量和注入剂量来控制。

(3)本发明生成的是二阶场氧结构和二阶的场板结构，从而增大了绝缘体 上硅的横向绝缘栅双极晶体管的横向击穿电压。

附图说明