[发明专利]绝缘栅双极晶体管及制造方法

权利要求书

1.一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括：

集电区，由形成于硅衬底底部的P型层组成，从所述硅衬底的背面引出集电极；

漂移区，由形成于所述硅衬底中的第一N型层组成，所述第一N型层位于所述集电区上部并和所述集电区相接触；

多个P型柱，由填充于第一沟槽中的P型外延层组成，所述P型柱的底部进入所述第一N型层中、并且所述P型柱的底部和所述集电区相隔有一段距离；

每两个相邻的所述P型柱之间组成绝缘栅双极晶体管的一个单元结构，所述单元结构包括：

P阱，所述P阱形成于所述漂移区上，所述P阱的深度小于所述P型柱的深度；

发射区，由形成于所述P阱上部的第二N型层组成，所述P阱将所述发射区和所述漂移区隔开；

栅极，覆盖部分所述P阱，被所述栅极覆盖的所述P阱为沟道区，所述沟道区连接所述P阱两侧的所述漂移区和所述发射区。

2.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述漂移区的厚度小于50微米。

3.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述P型柱的宽度为0.5微米以上、深度为5微米以上。

4.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述P型柱的掺杂杂质为硼，掺杂浓度为1E15cm^-3以上。

5.如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述栅极由填充于第二沟槽中的N型多晶硅组成，所述栅极的深度大于所述P阱的深度、且小于所述P型柱的深度，所述栅极的侧面覆盖所述P阱。

6.一种绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在硅衬底中形成第一N型层，所述第一N型层位于所述硅衬底的表面到底部的整个区域中；

步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅衬底中形成第一沟槽，所述第一沟槽的底部要和后续形成的集电区保持一段距离，所述第一沟槽包括多个；

步骤三、在所述硅衬底的正面生长P型外延层，所述P型外延层要求完全填充所述第一沟槽；

步骤四、对所述P型外延层进行研磨并将所述硅衬底表面的所述P型外延层都去除，由填充于所述第一沟槽中的所述P型外延层组成所述P型柱，每两个相邻的所述P型柱之间组成绝缘栅双极晶体管的一个单元结构；

步骤五、采用光刻刻蚀工艺形成第二沟槽，所述栅极的深度小于所述P型柱的深度；

步骤六、在所述硅衬底的正面生长N型多晶硅，所述N型多晶硅要求完全填充所述第二沟槽；对所述N型多晶硅进行研磨并将所述硅衬底表面的所述N型多晶硅都去除，由填充于所述第二沟槽中的所述N型多晶硅组成栅极；

步骤七、在所述硅衬底的正面进行离子注入形成P阱，所述P阱的深度小于所述栅极的深度，所述栅极的侧面覆盖所述P阱，被所述栅极覆盖的所述P阱为沟道区；所述P阱下方的所述第一N型层组成漂移区；

步骤八、在所述硅衬底的正面进行离子注入形成第二N型层，所述第二N型层位于所述P阱上部，由所述第二N型层组成发射区，所述P阱将所述发射区和所述漂移区隔开，并通过所述沟道区连接所述P阱两侧的所述漂移区和所述发射区；

步骤九、对所述硅衬底的背面进行减薄；

步骤十、在所述硅衬底的背面进行P型离子注入形成一P型层，由该P型层组成集电区；所述P型柱的底部和所述集电区保持一段距离；

步骤十一、在所述硅衬底的背面形成金属层，该金属层和所述集电区接触引出集电极。

7.如权利要求6所述的绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于：步骤二中第一沟槽的宽度为0.5微米以上、深度为5微米以上。

8.如权利要求6所述的绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于：步骤三中所述P型外延层的掺杂杂质为硼，掺杂浓度为1E15cm^-3以上。

9.如权利要求6所述的绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于：步骤九对所述硅衬底的背面减薄到所述漂移区的厚度小于50微米。

10.如权利要求6所述的绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于：步骤十中所述P型层的P型离子注入工艺条件为：注入杂质为硼、注入剂量为5E14cm^-2以上、注入能量为40kev以上。