[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法，该制备方法包括：在衬底的背面形成第一导电类型半导体层，在衬底的正面形成MOS结构；在第一导电类型半导体层上形成间隔设置的沟槽；在沟槽中形成第一部分第二导电类型集电区；在第一导电类型半导体层和沟槽中形成第二部分第二导电类型集电区，第一部分第二导电类型集电区和第二部分第二导电类型集电区构成第二导电类型集电区。通过实施本发明，在IGBT的集电区增加沟槽式设计，该沟槽结构可以使得该IGBT在工作时保持有源区具有足够的载流子浓度，降低终端区载流子浓度，从而优化集电区注入效率，提高器件的反偏安全工作区。该沟槽结构更有利于金属的粘附，可以优化背面集电极表面金属结构。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为一种新型电力电子器件，具有输入阻抗高、驱动电路简单、通态压降低、安全工作区宽、电流处理能力强、热稳定性好等优点。IGBT器件是在功率MOSFET结构的基础上发展起来，相比之下，IGBT具有更大的电流密度，更低的功率损耗，并且IGBT内部没有寄生的反向二极管，这使得IGBT的效率更高，应用更灵活。

目前IGBT器件不断向高电压大电流的方向发展，尤其随着电压等级的升高，使得IGBT衬底厚度增加，器件饱和压降增大。因此，逐渐出现了场截止型结构、软穿通结构、有源区增加载流子增强层等降低IGBT饱和压降的方案。然而IGBT的饱和压降、关断损耗及反偏安全工作区相互制约，尤其在高压器件中，IGBT在高压大电流情况下，更容易发生动态闩锁，器件的反偏安全工作区变窄，器件坚固性变差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法，以解决现有技术中IGBT在高压大电流情况下，器件的反偏安全工作区变窄，器件坚固性变差的技术问题。

本发明实施例提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，该制备方法包括如下步骤：在衬底的背面形成第一导电类型半导体层，在衬底的正面形成MOS结构；在所述第一导电类型半导体层上形成间隔设置的沟槽；在所述沟槽中形成第一部分第二导电类型集电区；在所述第一导电类型半导体层和所述沟槽中形成第二部分第二导电类型集电区，所述第一部分第二导电类型集电区和第二部分第二导电类型集电区构成第二导电类型集电区。

可选地，在所述第一导电类型半导体层上形成间隔设置的沟槽之前，该制备方法还包括：在所述第一导电类型半导体层上淀积磷杂质；对淀积磷杂质的第一导电类型半导体层进行退火处理，所述磷杂质经过吸杂形成磷硅玻璃层；去除所述磷硅玻璃层。

可选地，所述在所述第一导电类型半导体层上形成间隔设置的沟槽，包括：在所述第一导电类型半导体层上涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影；去除未覆盖光刻胶的部分第一导电类型半导体层，形成间隔设置的沟槽。

可选地，在所述第一导电类型半导体层和所述沟槽中形成第二部分第二导电类型集电区之前，该制备方法包括：去除所述第一导电类型半导体层上涂覆的光刻胶。

可选地，采用离子注入工艺形成所述第一部分第二导电类型集电区和所述第二部分第二导电类型集电区，所述离子注入工艺的注入剂量为1E7cm^-3～1E12cm^-3，注入能量为30KEV～200KEV。

可选地，该绝缘栅双极晶体管的制备方法还包括：采用普通退火工艺或激光退火工艺对所述第二导电类型集电区进行热处理，所述热处理的温度为300～1200℃。

可选地，在衬底的正面形成MOS结构，包括：在衬底的正面制备发射极、栅电极、第一导电类型源区和第二导电类型区。

可选地，该绝缘栅双极晶体管的制备方法还包括：在所述第二导电类型集电区上沉积金属，形成金属电极。