[发明专利]一种平面栅双极型晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种平面栅双极型晶体管，包括具有第一掺杂类型的半导体衬底、形成于半导体衬底表面的JFET区及基区、形成于基区表面的发射区、位于半导体衬底上方的栅极，所述基区具有第二掺杂类型，所述发射区具有第一掺杂类型，其特征在于：所述半导体衬底的上方设置有栅氧化层，所述栅极包括位于所述JFET区的左右两侧且间隔一定距离的栅极左部和栅极右部，单个元胞内，所述栅氧化层与半导体衬底表面之间设有至少两个FOX区，所述FOX区为二氧化硅绝缘膜，所述FOX区为上窄下宽的梯形结构，所述栅极左部和栅极右部均为与所述FOX区适配的Z型结构。

2.根据权利要求1所述的平面栅双极型晶体管，其特征在于：所述栅极左部在JFET区表面的投影面积和栅极右部在JFET区表面的投影面积均为栅氧化层在JFET区表面投影面积的四分之一。

3.根据权利要求2所述的平面栅双极型晶体管，其特征在于：所述栅极左部和栅极右部之间的距离大于位于JFET区两侧的FOX区之间的距离。

4.根据权利要求3所述的平面栅双极型晶体管，其特征在于：所述半导体衬底的上方设置有覆盖栅极、栅氧化层和FOX区的绝缘介质层。

5.根据权利要求1所述的平面栅双极型晶体管，其特征在于：基区内相邻的两个发射区之间设置有深阱区，所述深阱区具有第二掺杂类型。

6.根据权利要求1所述的平面栅双极型晶体管，其特征在于：所述第一掺杂类型为P型掺杂和N型掺杂中的一种，所述第二掺杂类型为P型掺杂和N型掺杂中的另一种。

7.一种平面栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在半导体衬底(230)表面通过离子注入和高温推阱工艺形成JFET区(290)；

S2、在JFET区(290)上方形成两个FOX区(291)；

S3、在该半导体衬底(230)的器件有源区内生长致密性较高的二氧化硅作为MOS结构的栅氧化层(293)；

S4、在该半导体衬底(230)的器件有源区内形成栅极(292)，栅极包括栅极左部和栅极右部；

S5、在该半导体衬底(230)的器件有源区内形成P型基区(240)作为MOS结构的阱区；

S6、在P型基区(240)顶部靠近栅极(292)处形成N+发射区(250)；

S7、在N+发射区(250)之间形成P+深阱区(260)；

S8、淀积正面发射极金属，形成发射极电极(280)。

8.根据权利要求7所述平面栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于：

步骤S1的具体步骤为：通过高温氧化在该半导体衬底(230)表面生长厚度为1-2um的二氧化硅绝缘膜；在该二氧化硅绝缘膜上面涂布光刻胶，经过曝光和显影，打开JFET区刻蚀窗口；湿法腐蚀去除暴露的二氧化硅绝缘膜；进行磷离子注入，其中注入能量为50-120kev、剂量为5E11-5E13cm^-2；湿法腐蚀光刻胶；进行高温推阱，其中，温度为1000-1150℃之间，时间为50-300min，形成JFET区(290)，所述JFET区(290)的结深为3-7um，掺杂浓度为1E14-1E16cm^-3；

步骤S2的具体步骤为：在该二氧化硅绝缘膜表面涂布光刻胶，经过曝光和显影，打开FOX区刻蚀窗口；湿法腐蚀去除暴露的二氧化硅绝缘膜，于是在JFET区(290)上方形成两个分隔的FOX区(291)，其厚度为1-2um；

步骤S3的具体步骤为：先通过高温氧化在该半导体衬底(230)表面和FOX区(291)表面生长一层牺牲氧化层，再利用湿法腐蚀掉该牺牲氧化层；通过高温氧化在该半导体衬底(230)表面和FOX区(291)表面生长MOS结构的栅氧化层(293)，所述栅氧化层(293)的厚度为

步骤S4的具体步骤为：先在栅氧化层(293)表面淀积导电介质，所述导电介质为多晶硅，多晶硅的厚度为0.8-1um；在多晶硅层表面涂布光刻胶层，采用多晶硅版图进行光刻，曝光和显影，形成光刻胶层图形；使用该光刻胶层图形作为掩模对栅氧化层(293)表面的多晶硅进行反应离子刻蚀，通过干法刻蚀工艺同时把JFET层中间部分区域和台面区域的多晶硅刻蚀掉；刻蚀厚度为0.8-1um，从而形成栅极(292)；采用等离子体刻蚀去除表面的光刻胶；其中，栅极(292)包括栅极左部(2921)和栅极右部(2922)；

步骤S5的具体步骤为：在器件上表面涂布光刻胶，经过曝光和显影，打开P型基区离子注入窗口，进行硼离子注入，注入能量为50-100kev、剂量为1E13-1E14cm^-2；湿法腐蚀去除表面的光刻胶；进行高温推阱，温度为1000-1150℃之间，时间为50-200min，在半导体衬底(230)的器件有源区内形成P型基区(240)；所述P型基区(240)的结深为2-4um，掺杂浓度为1E16-9E17cm^-3；

步骤S6的具体步骤为：在器件上表面涂布光刻胶，经过曝光和显影，打开N+发射区离子注入窗口；进行磷离子注入，注入能量为50-120kev、剂量大于1E15cm^-2；湿法腐蚀去除表面的光刻胶；进行高温推阱，从而在半导体衬底(230)的器件有源区内形成N+发射区(250)；所述N+发射区(250)的掺杂浓度为1E19-5E20cm^-3，结深为0.2-1um；

步骤S7的具体步骤为：通过高温氧化工艺在所述栅极(292)、栅氧化层(293)以及P型基区(240)表面生长二氧化硅绝缘介质层(270)；然后在所述二氧化硅绝缘介质层(270)表面涂布光刻胶，进行曝光和显影，形成光刻胶层图形；使用该光刻胶层图形作为掩模，在绝缘介质层(270)上进行刻蚀，形成接触孔；以光刻胶层图形作为阻挡层，通过接触孔向N+发射区的高掺杂硅中注入硼离子，形成P+高掺杂区，即P+深阱区(252)；湿法腐蚀去除光刻胶；其中，所述二氧化硅绝缘介质层(270)的厚度可以为1um-2um；注入能量在50kev以上、剂量大于1E15cm^-2的硼离子，形成所述P+深阱区(260)，所述P+深阱区的掺杂浓度为1E19-5E20cm^-3，结深为0.5-1um，N+发射区和P+深阱区交叠设置，共同构成IGBT发射极的接触区；

步骤S8的具体步骤为：在该器件表面淀积一层厚度为1-5um的金属膜；然后在所述金属膜上涂布光刻胶，采用金属层版图进行光刻，曝光和显影；采用湿法或干法腐蚀金属；湿法腐蚀去除光刻胶；该器件的有源区中接触孔中淀积有金属并和表面的金属相连，形成发射极电极(280)，金属为铝/硅合金或铝/硅/铜合金，厚度为1-5um。