[发明专利]一种绝缘栅双极型晶体管及其自对准制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其自对准制作方法，更具体涉及一种具有低JFET（Junction Field-Effect Transistor）电阻的平面型绝缘栅双极性晶体管及其自对准制作方法。 

背景技术

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）自20世纪80年代问世以来，目前已发展到第六代技术，相关产品广泛应用于逆变器、电动汽车、铁路、家电等领域。对于平面型IGBT（如图1所示），为提升其性能和市场竞争力，必须在发挥其制备相对简单、成本相对较低廉的优势基础上，实现高耐压、大电流和低功耗的目标。 

IGBT的耐压取决于掺杂浓度、漂移区厚度以及载流子寿命；饱和电流密度主要受限于MOS饱和电流、双极型晶体管增益以及器件原胞密度等；功耗则主要受限于导通电阻、开关时间以及工作频率等。因此在耐压程度和电流密度得到保障的基础上，通过结构参数的调整来减小导通电阻显得尤为重要。 

IGBT导通电阻主要由发射极接触电阻、沟道电阻、表面积累电阻、JFET电阻、体区漂移电阻、衬底接触电阻等部分组成，其中JFET电阻所占比例通常在50%以上，因此如何有效减小平面型IGBT的JFET电阻是IGBT设计制造的关键之一。 

传统IGBT的MOS基区采用均匀离子注入的方式，经高温推阱后MOS基区两侧为圆柱型PN结，该圆柱结的存在不仅会增加电流汇聚作用，导致JFET电阻增大，增大导通压降，使得器件自身的功耗增加；同时还会导致击穿电压下降。 

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种绝缘栅双极型晶体管及其自对准制作方法，该器件MOS基区两侧与漂移区所形成的PN结具有比传统器件更加平滑的特点，有利于减小JFET电阻，从而降低器件功耗。 

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的第一种技术方案为一种绝缘栅双极型晶体管，包括：第一导电类型的晶硅基区；所述晶硅基区上设有第一绝缘层；所述第一绝缘层上设有多晶硅栅极导电层，所述多晶硅栅极导电层中注入重粒子；在所述多晶硅栅极导电层上设有第二绝缘层；至少刻蚀多晶硅栅极导电层和第二绝缘层，形成具有第一倾斜侧壁2011和第二倾斜侧壁2012的窗口；所述晶硅基区至少设有与所述晶硅基区导电类型相反的第二扩散区、与所述晶硅基区导电类型相同的第三扩散区、与所述晶硅基区导电类型相反的第四扩散区以及与所述晶硅基区导电类型相反的第五扩散区，所述第五扩散区在所述晶硅基区下表面上形成且所述第五扩散区作为集电极区，在所述第五扩散区的下表面上设有集电极；至少在所述第一倾斜侧壁2011和第二倾斜侧壁2012上形成第三绝缘层；所述第二扩散区与所述第三扩散区、所述第四扩散区均相互接触，其中第三扩散区作为发射区，第四扩散区作为源区；所述第二绝缘层上，在所述窗口两侧分别设有第一开口和第二开口，露出多晶硅栅极导电层；还包括至少与所述多晶硅栅极导电层、第三扩散区和第四扩散区接触的金属层，所述金属层使得第三扩散区和第四扩散区短路，形成发射极；所述多晶硅栅极导电层以及与之接触的金属层形成栅极。 

优选的，所述第二扩散区位于所述晶硅基区上表面的下方，所述第三扩散区位于所述第二扩散区内，所述第四扩散区位于第三扩散区的下方，在所述第三扩散区的中部设有一凹槽，所述金属层通过该凹槽与所述第四扩散区接触。 

优选的，所述第二扩散区是由一非均匀扩散源推阱得到。更优选的，所述非均匀扩散源的浓度分布为：所述窗口内的浓度均匀，所述窗口外的浓度根据到窗口的距离由近到远递减。 

优选的，所述第五扩散区和晶硅基区之间还设有与所述晶硅基区导电类型相同的第六扩散区。 

优选的，所述第一绝缘层的厚度为500A-1500A；所述多晶硅栅极导电层的厚度为2000A-8000A；所述第二绝缘层和第三绝缘层的厚度均为2000A-20000A。 

本发明采用的第二种技术方案为一种自对准制作如上所述绝缘栅双极型晶体管的制作方法，包括如下步骤： 

（1）提供第一导电类型的晶硅衬底，所述晶硅衬底作为基区；

（2）在所述晶硅衬底的正面制作第一绝缘层；

（3）在所述第一绝缘层上沉积多晶硅栅极导电层，并在所述多晶硅栅极导电层中注入重粒子；

（4）在所述多晶硅栅极导电层上沉积第二绝缘层；