[发明专利]一种高可靠性的N型横向绝缘栅双极型器件及其制备工艺

权利要求书

1.一种高可靠性的N型横向绝缘栅双极型器件，包括：P型衬底（1），在P型衬底（1）上设有埋氧（2），在埋氧（2）上设有N型阱（3），在N型阱（3）的内部设有N型缓冲阱（4）和P型体区（13），在N型缓冲阱（4）内设有P型阳极区（5），在P型体区（13）中设有N型阴极区（12）和P型体接触区（11），在N型阱（3）的表面设有场氧化层（8）且场氧化层（8）的一端向P型阳极区（5）延伸并止于P型阳极区（5），另一端向P型体区（13）延伸并止于P型体区（13）前端，在P型体区（13）的表面设有多晶硅栅（9）且多晶硅栅（9）延伸至场氧化层（8）的部分上表面，在场氧化层（8）、P型体接触区（11）、N型阴极区（12）、多晶硅栅（9）和P型阳极区（5）的表面设有钝化层（7），在P型阳极区（5）表面连接有第一金属层（6），在P型体接触区（11）和N型阴极区（12）表面连接有第二金属层（10），其特征在于，所述场氧化层（8）嵌入N型阱（3）的深度为氧化层（8）总厚度的60%~80%，使得场氧化层（8）露出N型阱（3）的部分与嵌入N型阱（3）的部分的厚度比例为2:3至1:4。

2.一种高可靠性的N型横向绝缘栅双极型器件的制备工艺，其特征在于：

步骤一，取两个电阻率为25Ω·cm厚度为500~600微米的P型硅层，在每片P型硅层上分别热氧化生长氧化层；在15℃~35℃下将两个P型硅层键合，形成埋氧层（2），退火增强两个圆片的键合力度；通过研磨、抛光来削薄一侧P型硅层到6~7微米，为形成N型阱（3）作基础，另一侧P型硅层直接作P型衬底（1）；

步骤二，在6~7微米P型硅层注入剂量为2.5e12 cm^-2、能量为120Kev的磷杂质，在 1150℃下推进形成N型阱（3）；光刻，显影确定掺杂区域，注入剂量为5e13 cm^-2、能量为120Kev的硼形成P型体区（13），然后注入剂量为1.8e13 cm^-2、能量为140Kev的磷形成N型缓冲阱（4）；

步骤三，在N型缓冲阱（4）、N型阱（3） 及P型体区（13）的上方生长45~55纳米的第一牺牲氧化层，并淀积140~160纳米的第一氮化硅，对第一氮化硅进行光刻、显影并刻蚀，刻蚀区域的一端位于N型缓冲阱（4）内，刻蚀区域的另一端与P型体区（13）相抵；在950℃，O₂和H₂体积含量之比为7:13的氛围中生长场氧化层70分钟，然后再在950℃，O₂和HCL体积含量之比为16:0.32的氛围中生长场氧化层20分钟，在刻蚀区域形成过渡场氧化层；再将过渡场氧化层、残余的第一氮化硅及残余的第一牺牲场氧化层全部刻蚀，在6~7微米P型硅层表面形成凹槽；

步骤四，在N型缓冲阱（4）、凹槽及P型体区（13）的上方生长45~55纳米的第二牺牲氧化层，并淀积140~160纳米的第二氮化硅，光刻、显影并刻蚀凹槽上方的第二氮化硅，暴露出上一步骤中刻蚀出的凹槽；在950℃，O₂和H₂体积含量之比为7:13的氛围中生长栅氧化层70分钟，然后再在950℃，O₂和HCL体积含量之比为16:0.32的氛围中生长栅氧化层20分钟，在凹槽内形成场氧化层（8）；将残余的第二氮化硅和残余的第二牺牲氧化层全部刻蚀； 

步骤五，生长23~27纳米的栅氧化层，然后在950℃环境下，淀积厚度为400~440纳米、电阻率为6.4e-4Ω·cm的多晶硅栅（9）；

步骤六，通过光刻掩膜板选择离子注入区域，在P型体区（13）内注入剂量为6e13 cm^-2、能量为50Kev的磷和剂量为5e15 cm^-2、能量为80Kev的砷，形成N型阴极区（12）；在N型缓冲阱（4）内注入剂量为5e15 cm^-2、能量为80Kev的氟化硼和剂量为5e15 cm^-2、能量为140Kev的硼，形成P型阳极区（5），同时在P型体区（13）内注入剂量为5e15 cm^-2、能量为80Kev的氟化硼和剂量为5e15 cm^-2、能量为140Kev的硼，形成P型体接触区（11）；退火激活杂质离子；

步骤七，钝化形成钝化层（7），刻蚀氧化层形成接触孔；再进行金属层淀积、光刻、刻蚀，形成第一金属层（6）和第二金属层（10）。