[发明专利]绝缘栅双极型晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种绝缘双极型晶体管制造方法。

背景技术

IGBT（绝缘栅型双极型晶体管）是继晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、巨型晶体管等功率器件之后，半导体功率器件领域中又出现的一新成员。这类新型的功率器件具电压控制、输入阻抗高、门极驱动功率小、电流处理能力强、高频工作特性好，并在短时间内可以承受一定的短路电流的特征。随着这类器件的断态电压耐量和通态电流容量的不断增大，必将逐步成为功率器件应用领域的主宰力量。

然而，在实际应用中，由于续流等问题的存在，通常在IGBT的集电极和发射极之间反向并联一个快恢复二极管使用。目前，许多厂家采用在IGBT芯片的第二表面集电极处制造集电极短路点的方式来达到同样的目的，既避免了外接二极管带来的麻烦，又降低了成本。

普通IGBT芯片包含有第一表面的MOS结构和第二表面的集电极结构，第一表面的MOS结构提供了IGBT的栅极和源极，而芯片的整个第二表面全都是高浓度P型注入的集电极。具有集电极短路点的IGBT通常是在第二表面部分注入磷形成规则分布的N+型集电极短路点。然而这种结构存在有不足之处：在IGBT导通时，P+集电极的空穴会部分注入N+型集电极短路点与其内的电子复合，同时N+型集电极短路点的存在还会大大减小第二表面P+集电极的面积，使得P+集电极的背发射效率降低，很可能进一步导致通态电阻增大、通态压降增大、产生的焦耳热增多。

发明内容

为解决现有技术中IGBT器件P+集电极的背发射效率降低的技术问题，本发明提供一种绝缘双极型晶体管及其制造方法。

本发明产品技术方案在于：一种绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管集电极由外向内依次设有金属层、P+层、N+层，其特征在于：所述N+层朝向集电极的表面设有多个倒置平顶锥形凹槽，所述倒置平顶锥形凹槽内表面设P+层，所述金属层覆盖于所述P+层及所述N+层上。

本发明第一产品优选方案在于，所述锥形凹槽设置呈阵列排布的倒置平顶锥形。

本发明第二产品优选方案在于，其特征在于：所述的倒置平顶锥形凹槽设置密度为22/mm²。

本发明提供的方法技术方案为：一种绝缘极型晶体管制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

①在N型硅片的第一表面制作出MOS结构；

②在所述N型硅片第二表面注入磷形成N+型层；

③在所述N型硅片第二表面形成P+型倒置平顶锥形阵列；

④对所述N型硅片进行浅结热处理；

⑤在所述N型硅片第二表面表面进行金属电极的淀积。

本发明方法第一优选方案在于：所述步骤③中包括如下流程：

A、在所述N型硅片第二表面上涂覆光刻胶；

B、在所述N型硅片第二表面即将刻蚀锥形阵列的区域进行曝光定义；

C、通过KOH缓冲溶液对所述第二表面的各向异性腐蚀，得到深度大于N+型层的倒置平顶锥形阵列，未被腐蚀的N+型层形成N+型集电极短路点，所述倒置平顶锥形阵列包围N+型集电极短路点；

D、清洗所述N型硅片，以光刻胶作为阻挡层继续进行深硼注入；

E、去除光刻胶，形成具有由P+型倒置平顶锥形阵列包围着的N+型集电极短路点的集电极结构。

本发明方法第二优选方案在于，所述步骤④中将所述N+型集电极短路点和P+型倒置平顶锥形阵列中注入的磷和硼激活，硼的激活浓度应大于磷的激活浓度。

本发明的技术优势在于：通过由倒置平顶锥形阵列包围集电极短路点的集电极面积扩展效应，提高了其背发射效率，极大的抑制了现有设计中引入N+型集电极短路点所导致的通态压降的升高现象，避免了通态电阻的增加和焦耳热的增多。

附图说明

图1是本实施例N型硅片第一表面的MOS结构示意图。

图2是本实施例第二表面注入磷后的示意图。

图3是本实施例第二表面进行各向异性湿法腐蚀形成倒置平顶锥形阵列后的示意图。

图4是本实施例第二表面进行硼注入后形成P+型倒置平顶锥形的示意图。

图5是本实施例第二表面蒸镀金属电极后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步说明。