[发明专利]一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT及其制造方法

权利要求书

1.一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，包括一个NMOS场效应管和由该NMOS场效应管驱动的一个PNP双极晶体管；或者包括一个PMOS场效应管和由该PMOS场效应管驱动的一个NPN双极晶体管，NMOS场效应管或者PMOS场效应管包括发射电极、栅电极和硅基片体区，PNP双极晶体管或者NPN晶体管包括发射电极、硅基片体区和集电极，其特征是：在硅基片体区(12)的一侧，形成具有高耐压深沟槽栅(2)结构的元胞区(1)，元胞区(1)的表层由分离的金属分别引出栅电极(3)和发射电极(4)，在元胞区(1)的外围形成具有场限环(5)及场板结构的耐压环区(8)；而在硅基片体区(12)的另一侧，形成与单晶硅基片同类型掺杂的场截止层(9)和相反类型掺杂的集电区(10)，并由金属引出形成集电极(11)。

2.根据权利要求1所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT，其特征是：所述的场板结构是多晶硅场板(6)、金属场板(7)、多晶硅场板(6)与金属场板(7)混合三种场板中的任意一种。

3.一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是：利用单晶硅片作为基片，在单晶硅基片的表层形成元胞区，在元胞区的外围形成具有场限环结构的耐压环区；在元胞区单晶硅基片的表层中加工出深沟槽，并进一步生长氧化硅绝缘介质膜和多晶硅，形成高耐压深沟槽栅结构，在耐压环区形成多晶硅场板结构；在沟槽与沟槽之间的区域通过掺杂和热处理形成阱区、N+源区、P+区或者阱区、P+源区或者N+区，同时对耐压环区的场限环进行掺杂；在单晶硅基片的表面生长氧化硅绝缘介质膜，然后在沟槽栅、多晶硅场板，N源区、P+区、或者P+源区、N+区之上加工出接触孔；在氧化硅绝缘介质膜之上淀积金属薄膜，并通过接触孔与沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区形成欧姆连接；在元胞区上的金属薄膜通过加工形成分离的发射极金属和栅电极金属，在耐压环区域形成金属场板；或者在金属薄膜之上，还进一步淀积钝化层，并在发射极金属和栅电极金属上加工出引线窗口；从单晶硅基片背面研磨、腐蚀硅片，再先后分别掺入与单晶硅基片同类型杂质和相反类型杂质分别形成场截止层和集电区，最后在背面表面之上淀积集电极金属薄膜，与集电区最表层掺杂层形成欧姆接触。

4.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是：N型或者P型单晶硅片正表面抛光，背面通过背损伤、背面多晶生长或者氧析出方法进行处理，制备单晶硅基片；在单晶硅基片表面上利用氧化、低压化学汽相淀积、常压化学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法形成氧化硅绝缘介质膜，通过光刻、湿法腐蚀和干法刻蚀处理形成元胞区和具有场限环结构的耐压环区。

5.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是：在单晶硅基片表面的元胞区中，以氧化、化学汽相淀积、光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀工艺方法形成深沟槽，在沟槽的底部和侧壁形成高耐压氧化硅绝缘介质膜，再利用化学汽相淀积方法生长多晶硅，沟槽中填入多晶硅形成多晶硅栅；利用干法刻蚀回刻去掉元胞区沟槽外多出的多晶硅；在耐压环区，以光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀处理多晶硅形成多晶硅场板。

6.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是：在单晶硅基片表面形成的元胞区中，通过离子注入或者扩散的方法，将与基片相反类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成阱区；在靠近沟槽栅边缘的区域，将与基片相同类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成N+源区或者P+源区；在靠近邻近的沟槽栅之间中心线附近的区域，将与基片相反类型的杂质导入基片中，并通过退火或者推进高温热处理工艺形成P+区或者N+区；相应地，在耐压环区域的场限环中形成阱区和与基片相反类型的P+区或者N+区。

7.根据权利要求3所述的一种具有场截止构造的非穿通型深沟槽IGBT的制造方法，其特征是：在单晶硅基片表面形成的元胞区域和耐压环区域，由热氧化、低压化学汽相淀积、常压化学汽相淀积或者等离子化学汽相淀积方法生长氧化硅绝缘介质膜，通过湿法腐蚀或者干法刻蚀以及回流处理，在沟槽栅、多晶硅场板，N+源区、P+区、或者P+源区、N+区之上形成氧化硅线条和接触孔。