[发明专利]绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

本申请公开绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，其中，绝缘栅双极型晶体管的制备方法包括：提供一衬底单晶；在所述衬底单晶两侧分别形成扩散层，所述扩散层由杂质原子经退火扩散入所述衬底单晶形成，所述衬底单晶与所述扩散层的掺杂类型相同；在一侧所述扩散层形成体区，所述体区与所述扩散层的掺杂类型相反；在所述体区形成发射极区，所述体区位于所述扩散层和所述发射极区之间，所述发射极区与所述扩散层掺杂类型相同。通过采用退火扩散的方法将杂质原子扩散入单晶衬底形成扩散层，扩散层的原子掺杂浓度单调降低、且变化缓慢，扩散层与体区之间的PN结耐压适用于缓变结的方程，有效提高器件耐压，且导通压降更低。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的低导通压降两方面的优点，且驱动功率小而饱和压降低，被广泛应用到各个领域。

器件耐压和导通压降是反映IGBT性能的重要因素，二者存在折中关系。目前，在现有的制备工艺技术中，绝缘栅双极型晶体管的器件耐压和导通压降很难同时达到最优水平。

发明内容

本申请提供绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，以解决器件耐压和导通压降折中难的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括：提供一衬底单晶；在所述衬底单晶两侧分别形成扩散层，所述扩散层由杂质原子经退火扩散入所述衬底单晶形成，所述衬底单晶与所述扩散层的掺杂类型相同；在一侧所述扩散层形成体区，所述体区与所述扩散层的掺杂类型相反；在所述体区形成发射极区，所述体区位于所述扩散层和所述发射极区之间，所述发射极区与所述扩散层掺杂类型相同。

根据本申请一实施方式，所述在所述衬底单晶两侧分别形成扩散层，所述扩散层由杂质原子经退火扩散入所述衬底单晶形成包括：将所述衬底单晶放入高温炉管中，所述高温炉管内的温度为第一预设温度；向所述高温炉管内通入含有杂质原子的气体混合物；所述衬底单晶在所述高温炉管内持续退火第一预设时长。

根据本申请一实施方式，所述气体混合物中所述杂质原子的浓度为10¹⁷～10¹⁸cm^-3，所述第一预设温度为1000-1300℃，所述第一预设时长为36-100h。

根据本申请一实施方式，两侧所述扩散层之间的所述衬底单晶形成漂移区，所述扩散层包括朝外的第一侧和与所述漂移区衔接的第二侧，所述第一侧至所述第二侧的原子掺杂浓度呈单调降低。

根据本申请一实施方式，所述第一侧的原子掺杂浓度为10¹⁷cm^-3～10¹⁹cm^-3，所述漂移区的原子掺杂浓度为10¹⁴cm^-3～10¹⁶cm^-3，所述扩散层的所述第一侧至所述第二侧的深度为10um～50um。

根据本申请一实施方式，包括：在所述扩散层和所述体区表面形成栅极金属或多晶板；在所述发射极区和所述体区表面形成发射极金属。

根据本申请一实施方式，包括：在另一侧所述扩散层形成集电极区，集电极区的掺杂类型与扩散层的掺杂类型相反；在所述集电极区表面形成集电极金属，所述集电极金属与所述集电极区形成欧姆接触。