專利名稱：絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種絕緣雙極型晶體管制造方法。
背景技術：
IGBT (絕緣柵型 雙極型晶體管)是繼晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管、巨型晶體管等功率器件之后，半導體功率器件領域中又出現的一新成員。這類新型的功率器件具電壓控制、輸入阻抗高、門極驅動功率小、電流處理能力強、高頻工作特性好，并在短時間內可以承受一定的短路電流的特征。隨著這類器件的斷態電壓耐量和通態電流容量的不斷增大，必將逐步成為功率器件應用領域的主宰力量。然而，在實際應用中，由于續流等問題的存在，通常在IGBT的集電極和發射極之間反向并聯ー個快恢復ニ極管使用。目前，許多廠家采用在IGBT芯片的第二表面集電極處制造集電極短路點的方式來達到同樣的目的，既避免了外接ニ極管帶來的麻煩，又降低了成本。普通IGBT芯片包含有第一表面的MOS結構和第二表面的集電極結構，第一表面的MOS結構提供了 IGBT的柵極和源扱，而芯片的整個第二表面全都是高濃度P型注入的集電扱。具有集電極短路點的IGBT通常是在第二表面部分注入磷形成規則分布的N+型集電極短路點。然而這種結構存在有不足之處在IGBT導通吋，P+集電極的空穴會部分注入N+型集電極短路點與其內的電子復合，同時N+型集電極短路點的存在還會大大減小第二表面P+集電極的面積，使得P+集電極的背發射效率降低，很可能進ー步導致通態電阻増大、通態壓降増大、產生的焦耳熱增多。
發明內容
為解決現有技術中IGBT器件P+集電極的背發射效率降低的技術問題，本發明提供一種絕緣雙極型晶體管及其制造方法。本發明產品技術方案在于一種絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管集電極由外向內依次設有金屬層、P+層、N+層，其特征在于所述N+層朝向集電極的表面設有多個倒置平頂錐形凹槽，所述倒置平頂錐形凹槽內表面設P+層，所述金屬層覆蓋于所述P+層及所述N+層上。本發明第一產品優選方案在于，所述錐形凹槽設置呈陣列排布的倒置平頂錐形。本發明第二產品優選方案在于，其特征在于所述的倒置平頂錐形凹槽設置密度為 22/mm2。本發明提供的方法技術方案為一種絕緣極型晶體管制造方法，其特征在于包括如下步驟
①在N型娃片的第一表面制作出MOS結構；
②在所述N型硅片第二表面注入磷形成N+型層；
③在所述N型硅片第二表面形成P+型倒置平頂錐形陣列；④對所述N型硅片進行淺結熱處理；
⑤在所述N型硅片第二表面表面進行金屬電極的淀積。本發明方法第一優選方案在于所述步驟③中包括如下流程
A、在所述N型硅片第二表面上涂覆光刻膠；
B、在所述N型硅片第二表面即將刻蝕錐形陣列的區域進行曝光定義；
C、通過KOH緩沖溶液對所述第二表面的各向異性腐蝕，得到深度大于N+型層的倒置平頂錐形陣列，未被腐蝕的N+型層形成N+型集電極短路點，所述倒置平頂錐形陣列包圍N+型集電極短路點；
D、清洗所述N型硅片，以光刻膠作為阻擋層繼續進行深硼注入；
E、去除光刻膠，形成具有由P+型倒置平頂錐形陣列包圍著的N+型集電極短路點的集電極結構。本發明方法第二優選方案在于，所述步驟④中將所述N+型集電極短路點和P+型倒置平頂錐形陣列中注入的磷和硼激活，硼的激活濃度應大于磷的激活濃度。本發明的技術優勢在于通過由倒置平頂錐形陣列包圍集電極短路點的集電極面積擴展效應，提高了其背發射效率，極大的抑制了現有設計中引入N+型集電極短路點所導致的通態壓降的升高現象，避免了通態電阻的増加和焦耳熱的增多。
圖I是本實施例N型硅片第一表面的MOS結構示意圖。圖2是本實施例第二表面注入磷后的示意圖。圖3是本實施例第二表面進行各向異性濕法腐蝕形成倒置平頂錐形陣列后的示意圖。圖4是本實施例第二表面進行硼注入后形成P+型倒置平頂錐形的示意圖。圖5是本實施例第二表面蒸鍍金屬電極后的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施例對本發明做進ー步說明。參考圖5，一種絕緣柵雙極型晶體管，絕緣柵雙極型晶體管集電極由外向內依次設有金屬層10、P+層08、N+層06，所述N+06層朝向集電極的表面設有多個倒置平頂錐形凹槽，倒置平頂錐形凹槽內表面設P+層08，金屬層10覆蓋于所述P+層08及所述N+層06上。錐形凹槽設置呈陣列排布。錐形凹槽設置密度為22/mm2 (請補充ー下)。為了制作上述結構的絕緣柵雙極型晶體管，本實施例采用如下技術方案。一種絕緣雙極型晶體管制造方法，包括如下步驟
①N型硅片01的第一表面02制作出MOS結構03，，如圖1，
②所述N型硅片01第二表面04注入磷形成N+型層05，如圖2，
③在所述N型硅片01第二表面04表面形成P+型倒置平頂錐形陣列(08)，如圖3。A、在所述N型硅片01第二表面04上涂覆光刻膠；
B、在所述N型硅片01第二表面04即將刻蝕錐形陣列的區域進行曝光定義；
C、通過KOH緩沖溶液對所述第二表面04的各向異性腐蝕，得到深度大于N+型層05的倒置平頂錐形陣列07，未被腐蝕的N+型層05形成N+型集電極短路點06，，所述倒置平頂錐形陣列07包圍N+型集電極短路點06 ；
D、清洗所述N型硅片01，以光刻膠作為阻擋層繼續進行深硼注入；
E、去除光刻膠，形成具有由P+型倒置平頂錐形陣列08包圍著的N+型集電極短路點06的集電極結構09。④對所述N型硅片01進行淺結熱處理；所述N+型集電極短路點06和P+型倒置平頂錐形陣列08中注入的磷和硼激活，硼的激活濃度應大于磷的激活濃度，如圖4。⑤在所述N型硅片01第二表面04表面進行金屬電極10的淀積，如圖5。本發明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述g在于為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基于本發明啟示的顯而易見的變化或替代也應當被認為 落入本發明的保護范圍。以上的具體實施方式
用來掲示本發明的最佳實施方法，以使得本領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的目的。
權利要求
1.一種絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管集電極由外向內依次設有金屬層(10)、p+層(08)、N+層(06)，其特征在于所述N+ (06)層朝向集電極的表面設有多個倒置平頂錐形凹槽，所述倒置平頂錐形凹槽內表面設P+層(08)，所述金屬層(10)覆蓋于所述P+層(08)及所述N+層(06)上。
2.根據權利要求I所述的絕緣雙極型晶體管，其特征在于所述倒置平頂錐形凹槽設置呈陣列排布。
3.根據權利要求I所述的絕緣雙極型晶體管，其特征在于所述的倒置平頂錐形凹槽設置密度為22/mm2。
4.一種絕緣雙極型晶體管制造方法，其特征在于，包括如下步驟 ①在N型硅片(01)的第一表面(02)制作出MOS結構(03)； ②在所述N型硅片(01)第二表面(04)注入磷形成N+型層(05); ③在所述N型硅片(01)第二表面(04)表面形成P+型倒置平頂錐形陣列(08)； ④對所述N型硅片(01)進行注入雜質激活； ⑤在所述N型硅片(01)第二表面(04)表面進行金屬電極(10 )的淀積。
5.根據權利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管制造方法，其特征在于所述步驟③中包括如下流程 A、在所述N型硅片(01)第二表面(04)上涂覆光刻膠； B、在所述N型硅片(01)第二表面(04)即將刻蝕錐形陣列的區域進行曝光定義； C、通過KOH緩沖溶液對所述第二表面(04)的各向異性腐蝕，得到深度大于N+型層(05)的倒置平頂錐形陣列(07)，未被腐蝕的N+型層(05)形成N+型集電極短路點(06)，所述倒置平頂錐形陣列(07)包圍N+型集電極短路點(06)； D、清洗所述N型硅片(01)，以光刻膠作為阻擋層繼續進行深硼注入； E、去除光刻膠，形成具有由P+型倒置平頂錐形陣列(08)包圍著的N+型集電極短路點(06)的集電極結構(09)。
6.根據權利要求4所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述步驟④中將所述N+型集電極短路點(06)和P+型倒置平頂錐形陣列(08)中注入的磷和硼激活，硼的激活濃度應大于磷的激活濃度。
全文摘要
本發明涉及一種絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管集電極由外向內依次設有金屬層、P+層、N+層，其特征在于所述N+層朝向集電極的表面設有多個倒置平頂錐形凹槽，所述倒置平頂錐形凹槽內表面設P+層，所述金屬層覆蓋于所述P+層及所述N+層上。通過由倒置平頂錐形陣列包圍集電極短路點的集電極面積擴展效應，提高了其背發射效率，極大的抑制了現有設計中引入N+型集電極短路點所導致的通態壓降的升高現象，避免了通態電阻的增加和焦耳熱的增多。
文檔編號H01L29/739GK102983160SQ20121057375
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者陳天, 楊曉鸞, 季順黃, 武洪建 申請人:無錫鳳凰半導體科技有限公司