[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法有效

申请号：	201510760569.2	申请日：	2015-11-10
公开（公告）号：	CN105225948B	公开（公告）日：	2018-05-18
发明（设计）人：	罗海辉;肖海波;谭灿健	申请（专利权）人：	株洲南车时代电气股份有限公司
主分类号：	H01L21/331	分类号：	H01L21/331;H01L29/739;H01L29/06;H01L21/265
代理公司：	北京集佳知识产权代理有限公司 11227	代理人：	王宝筠
地址：	412001 湖***	国省代码：	湖南;43
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摘要：
搜索关键词：	一种绝缘双极晶体管及其制备方法
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【说明书】：

本申请公开了一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法，其中，所述绝缘栅双极晶体管包括：第一掺杂类型的半导体衬底；位于所述半导体衬底正面内部的第二掺杂类型的阱区；位于所述阱区朝向所述半导体衬底背面一侧，且载流子浓度大于所述半导体衬底的载流子存储层；位于所述阱区中心的沟槽；位于所述沟槽两侧，且位于所述阱区内部的第一掺杂类型的发射区；位于所述沟槽两侧，且位于所述半导体衬底表面的栅极；覆盖所述栅极和沟槽表面的发射极；位于所述半导体衬底背面内部的第二掺杂类型的集区；位于所述集区背离所述半导体衬底一侧的集电极。所述绝缘栅双极晶体管具有低导通压降，并且其生产成本较低。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，更具体地说，涉及一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由巨型晶体管(Giant Transistor，GTR)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有 MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，具有工作频率高，控制电路简单，电流密度高，通态压低等特点，广泛应用于工业自动化领域。

如何进一步降低所述绝缘栅双极晶体管的导通压降是工业自动化不断发展所必然要面临的问题，有报道称，以N沟道增强型绝缘栅双极晶体管为例，在其P阱远离栅极一侧的衬底区域注入N型粒子形成载流子存储层，可以提高所述N沟道增强型绝缘栅双极晶体管的载流子浓度，从而提高所述N沟道增强型绝缘栅双极晶体管衬底的载流子传输能力，进一步达到降低所述N沟道增强型绝缘栅双极晶体管导通压降的目的。

但是因为所述载流子存储层位于所述P阱下方，普通的粒子注入设备难以实现，而高能粒子注入设备的价格昂贵，而且使用和维护成本高。

发明内容

本发明实施例提供了一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法，以解决高能粒子注入形成所述载流子存储层成本过高的问题。

一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，包括：

提供第一掺杂类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底的正面内部形成第二掺杂类型的阱区，并在所述半导体衬底的正面形成所述绝缘栅双极晶体管的栅极，所述栅极覆盖所述阱区部分表面；

在所述阱区表面形成第一掺杂类型的发射区；

对所述发射区进行刻蚀，在所述发射区内形成沟槽，所述沟槽贯穿所述发射区；

通过所述沟槽向所述半导体衬底注入第一掺杂类型的粒子，在所述阱区背离所述栅极一侧形成载流子浓度大于所述半导体衬底载流子浓度的载流子存储层；

形成所述绝缘栅双极晶体管的发射极；

在所述半导体衬底的背面形成所述绝缘栅双极晶体管的背面结构。

优选的，通过所述沟槽向所述半导体衬底注入第一掺杂类型的粒子的注入能量的取值范围为1E5eV-3E6eV，包括端点值，剂量的取值范围为1E13cm-2-1E15cm-2，包括端点值。