[发明专利]一种绝缘闸双极晶体管与整流器之整合结构的制造方法

说明书

一种绝缘闸双极晶体管与整流器之整合结构的制造方法，形成一具有第一导电类型之基体掺杂区于各闸极绝缘层之任一侧之第二导电类型之漂移磊晶层内，使相邻闸极间之基体掺杂区分为二个，进而减少基体掺杂区之底部与漂移磊晶层之PN接面面积，藉此于维持IGBT具有相同耐压能力下，借着不同位置的浓度差异降低整流器超额少数载子的注入量，进而提升由基体掺杂区与漂移磊晶层构成之整流器的快速逆向恢复时间，实现提升快速逆向恢复时间整流器的设计。另设置一第一导电类型之轻掺杂区于漂移磊晶层与接触掺杂区之间，以避免因减少基体掺杂区之面积造成高掺杂浓度之第一导电类型之接触掺杂区高掺杂浓度之漂移磊晶层相接触所产生之导通。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，具体涉及一种绝缘闸双极晶体管与整流器之整合结构的制造方法。

背景技术

IGBT被视为是一种结合金氧半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield effect transistor，MOSFET)和双载子接面晶体管(bipolar junctiontransistor，BJT)的复合结构。IGBT因为结合了MOSET易于利用闸极控制的特性，以及BJT具低导通电压压降的特性，因此广泛应用于高电压高功率之应用领域。

请参考图1，图1为IGBT之剖面示意图。如图1所示，习知IGBT 10系于一P型半导体基底12上形成一N型缓冲层14，然后再于N型缓冲层14上形成一N型磊晶层16，作为IGBT 10中寄生MOSFET之汲极。接着，于N型磊晶层16内形成二闸极结构18。各闸极结构18包括一闸极20以及一用于电性隔离闸极20与N型磊晶层16之闸极绝缘层22。接下来，于各闸极结构18间之N型磊晶层16内形成一P型基体掺杂区24，并且随后于P型基体掺杂区24内形成二N型源极掺杂区26，分别接触各闸极绝缘层22且作为IGBT 10中寄生MOSFET之源极。然后，于N型磊晶层16上形成一介电层28，且暴露出各N型源极掺杂区26间之P型基体掺杂区24，接着于暴露出之P型基体掺杂区24内形成一P型接触掺杂区30。之后，于介电层28、P型接触掺杂区30以及N型源极掺杂区26上覆盖一射极金属层32。最后，于P型半导体基底12下方形成一集极金属层34。

习知IGBT系利用前述之半导体制程技术形成于基底上，然后再外接二极管作为整流器，以提供整流功能，使得IGBT之电路组件与二极管组件得以封装于同一封装结构中。然而，外接二极管于IGBT上的链接结构所需成本较高、封装方式较为复杂，且外接二极管之链接结构占据较大的空间，故不符合电子组件高精密度之趋势。

因此，为了提升电子组件之精密度，目前业界系于IGBT之P型半导体基底中形成一N型阴极掺杂区，电性连接N型磊晶层以及集极金属层，使N型磊晶层作为二极管之阴极，而以P型基体掺杂区作为二极管之阳极，寄生于IGBT中，进而整合于同一集成电路结构中。由P型基体掺杂区与N型磊晶层构成之寄生二极管之间系构成一PN接面，接近P型基体掺杂区之N型磊晶层内的电子载子会注入至P型基体掺杂区中，而接近N型磊晶层之P型基体掺杂区内的电洞载子会注入至N型磊晶层中，以于P型基体掺杂区与N型磊晶层之间形成空乏区。然而，当二极管从顺向偏压切换至反向偏压时，即IGBT进入耐压状态，PN接面之空乏区会变大，亦即将注入至N型磊晶层之电洞载子排出，亦即排除空乏区中超额少数载子(ExcessMinority Carrier)，而需花费一逆向恢复时间(reverse recovery time)，进而限制IGBT与二极管整合结构之切换速度。因为IGBT为600伏特(V)以上之高压组件，需要非常厚的N型磊晶层当作耐压层，因此，如何设计降低超额少数载子注入量提升IGBT与整流器的整合结构之切换速度实为业界努力之课题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种绝缘闸双极晶体管与整流器之整合结构的制造方法，于维持IGBT具有相同耐压能力下，以借着不同位置的浓度差异降低整流器超额少数载子的注入量，进而提升快速逆向恢复时间整流器设计。

根据第一方面，一种实施例中提供一种绝缘闸双极晶体管与整流器之整合结构的制造方法，包括：