CN111129133B - 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法 - Google Patents

一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111129133B
CN111129133B CN201811280351.7A CN201811280351A CN111129133B CN 111129133 B CN111129133 B CN 111129133B CN 201811280351 A CN201811280351 A CN 201811280351A CN 111129133 B CN111129133 B CN 111129133B
Authority
CN
China
Prior art keywords
region
conductivity type
type region
conductive type
diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811280351.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111129133A (zh
Inventor
黄宝伟
肖秀光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Semiconductor Co Ltd filed Critical BYD Semiconductor Co Ltd
Priority to CN201811280351.7A priority Critical patent/CN111129133B/zh
Publication of CN111129133A publication Critical patent/CN111129133A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111129133B publication Critical patent/CN111129133B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333Vertical insulated gate bipolar transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本公开涉及一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法,涉及半导体领域,本公开晶体管包括背面金属层(101)、背面第一导电类型区(102)、缓冲层(104)、漂移层(105)、正面第一导电类型区(108)、栅极(106)、正面金属层(110)、层间绝缘层(109)、背面第二导电类型区(103)和正面第一导电类型区(108),二极管沟槽区(106‑1),二极管沟槽区(106‑1)直接接触正面金属层(110),被第三导电类型区(111)包裹;第三导电类型区(111)注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子;本公开第三导电类型区(111)注入的物质可以吸附多数的空穴或者电子载流子,因而能实现抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间。

Description

一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法
技术领域
本公开涉及半导体领域,具体地涉及一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法。
背景技术
现有传统trench(沟槽)绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)器件背面的结构通常为N型缓冲层加上一薄P型层,这一结构导致了传统trench IGBT没有续流能力,这就要求在实际应用时IGBT器件需并联二极管进行续流,这一方面增加了制造成本和难度,另一方面IGBT和二极管也存在匹配难的问题。
针对这一现状,有人提出了逆导型trench IGBT,其结构为保持传统trench IGBT器件正面结构不变,在trench IGBT背面部分掺杂N型杂质,在背面就形成了N型杂质与P型杂质共存形态,背面的N型杂质区和正面的P型杂质区就分别形成了二极管阴极和阳极结构。相较传统的trench IGBT,逆导型trench IGBT集成了二极管特性,在应用中可单独使用,无需并联二极管。
但是这种逆导型trench IGBT将二极管的阳极和IGBT的发射极共用同一个结构,未充分考虑到IGBT和二极管的工作特性差异,这就造成了逆导型trench IGBT开通关断损耗增加,集成的二极管工作时反向恢复电流尖峰过大,反向恢复时间过长的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管,该晶体管可以抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间,实现器件平稳工作。
为了实现上述目的,本公开提供一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管,包括:
背面金属层、背面第一导电类型区、缓冲层、漂移层、正面第一导电类型区、栅极、正面金属层、层间绝缘层、背面第二导电类型区和正面第一导电类型区,其中,所述背面第一导电类型区、所述缓冲层和所述漂移层为第一导电类型,所述背面第二导电类型区和所述第二导电类型区为第二导电类型;
还包括二极管沟槽区,所述二极管沟槽区和所述第三导电类型区在所述漂移层与所述正面金属层之间,所述二极管沟槽区与所述正面金属层直接接触,并且被第三导电类型区包裹;
其中,所述第三导电类型区为所述第二导电类型,并注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子;所述第一导电类型与所述第二导电类型的类型不同。
由于本公开的第三导电类型区中注入的铂重金属、H离子,He离子可以形成缺陷复合中心。缺陷复合中心的作用是当功率器件工作在二极管模式时,缺陷复合中心可捕获并复合过剩的多数载流子,通过这一工作机制就能实现抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间,实现器件平稳工作。
可选地,所述第三导电类型区将所述栅极和所述二极管沟槽区之间的区域填充满。
由于本公开的第三导电类型区基本将IGBT区的二极管沟槽区的底部包裹,这也有利于减小二极管沟槽区的电场集中程度,起到保护IGBT二极管沟槽区的作用。
可选地,与所述二极管沟槽区相邻的所述栅极被所述第三导电类型区包裹住。
本公开一方面直接通过减小相邻的栅极和栅极,相邻的栅极和二极管沟槽区,相邻的二极管沟槽区和二极管沟槽区之间的距离,调节器件的电流密度,最终表现为器件具有优良的耐短路能力,而且并没有影响到第二导电类型区和第三导电类型区的掺杂结构。另一方面,更宽的第三导电区有利于使电场分布更分散,避免了栅极底部电场集中,这样就加强了器件的鲁棒性。
可选地,所述背面第一导电类型区的数量与所述二极管沟槽区的数量相等,并且一一对应,相对应的所述背面第一导电类型区的最大宽度和包裹所述二极管沟槽区的第三导电类型区宽度相同,并且距离最近。
由于本公开的晶体管的每个位于背面的背面第一导电类型区都有一个正面相对的第三导电类型区,因此当二极管正向导通的时候,第一导电类型的背面第一导电类型区和第二导电类型的第三导电类型区之间多子运动的通道为简单而且很短的直线,减少了导电通道的路径长度,因而可以有效的降低晶体管中的二极管导通电压降。
可选地,所述背面第二导电类型区布满所述背面第一导电类型区所在层面的其他区域。
由于本公开提供的晶体管,在背面第一导电类型区所在层面的其他区域布满背面第二导电类型区,背面第二导电类型区和二极管沟槽区中都是第二导电类型,同性相斥,使晶体管中的二极管正向导通时,二极管沟槽区中的多子不向背面第一导电类型区以外的区域流动,更好的控制多子流动的通道为直线,因而可以有效的降低晶体管中的二极管导通电压降。
可选地,所述栅极和所述二极管沟槽区的形状为矩形、梯形、U形或者异形中的一种。
本公开提供多种栅极和二极管沟槽区的形状,可以根据实际需求灵活地选用,达到较好的效果。
可选地,所述栅极和二极管沟槽区的深度为2.5um至5.5um;相邻的两个所述栅极、相邻的两个所述二极管沟槽区或相邻的一个所述栅极和一个所述二极管沟槽区之间的间距为1um至10um。
本公开的栅极和二极管沟槽区的深度足够深,因而可以降低二极管的导通压降;并且栅极和二极管沟槽区密度足够密,增加了二极管最大导通电流。
可选地,所述第三导电类型区注入所述重金属、所述氢离子、所述氦离子的掺杂浓度为1013~1015cm-3
本公开提供的掺杂浓度具有更强的捕获过剩空穴载流子的能力,因而,因而能更好的完成抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间,实现器件平稳工作的功能。
可选地,所述重金属是铂或金。
本公开在复合中心注入的物质具有更强的捕获过剩空穴载流子的能力,因而能更好地抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间,实现器件平稳工作。
本公开同时提供一种制作逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的方法,该方法对包含第一导电类型的作为衬底的片状的漂移层的一面制作沟槽;
将栅极和二极管沟槽区加入所述沟槽;
向所述栅极和所述二极管沟槽区附近的所述漂移层注入第二导电类型介质,使所述栅极和所述二极管沟槽区周围形成第二导电类型的第二导电类型区;
向所述二极管沟槽区附近的所述第二导电类型区注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子,形成第三导电类型区;
向所述栅极附近的所述第二导电类型区加入第一导电类型介质,形成所述第一导电类型的第一导电类型区;对所述正面第一导电类型区的中部进行刻蚀,刻蚀出贯穿所述第一导电类型区的凹槽;
对淀积在所述二极管沟槽区和所述栅极上的层间绝缘层进行刻蚀,去掉所述层间绝缘层与所述二极管沟槽区相接触区域的部分,并去掉覆盖所述凹槽的部分;
向有所述漂移层有所述沟槽的一面淀积金属,形成正面金属层;
向所述漂移层的没有所述沟槽的一面注入所述第一导电类型介质,形成缓冲层;
对所述缓冲层的一部分区域注入所述第一导电类型介质,形成背面第一导电类型区;另一部分注入所述第二导电类型介质,形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区;
向所述背面第一导电类型区和所述背面第二导电类型区的表面淀积金属,形成背面金属层。
可选地,所述对所述缓冲层的一部分区域注入所述第一导电类型介质,形成背面第一导电类型区;另一部分注入所述第二导电类型介质,形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区,包括:
按照所述第三导电类型区区域的大小和位置,在所述缓冲层离所述第三导电类型区最近的位置划定与所述第三导电类型区形状大小相同的区域,注入所述第一导电类型介质;
在所述背面第一导电类型区同层的其他区域注入所述第二导电类型介质,使所述其他区域形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是本公开的第一实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管;
图2是本公开的第二实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管;
图3是本公开的第三实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管;
图4是本公开的第四实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管;
图5是本公开的一实施例提供的制造逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的方法流程图;
图6-图14是本公开一实施例提供的制造逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的各个步骤的效果示意图。
附图标记说明
101 背面金属层 102 背面第一导电类型区
103 背面第二导电类型区 104 缓冲层
105 漂移层 106 栅极
106-1 二极管沟槽区 107 正面第二导电类型区
108 正面第一导电类型区 109 层间绝缘层
110 正面金属层 111 第三导电类型区
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
在本公开中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“正面”通常是指靠近栅极106一侧、“反面”是指远离栅极106一侧。
如图1所示,本公开提供一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管,包括背面金属层101、背面第一导电类型区102、缓冲层104、漂移层105、正面第一导电类型区108、栅极106、正面金属层110、层间绝缘层109、背面第二导电类型区103和正面第二导电类型区107。其中,背面第一导电类型区102、缓冲层104和漂移层105中注入了第一导电类型介质,背面第二导电类型区103和正面第二导电类型区107注入第二导电类型介质。
该晶体管还包括二极管沟槽区106-1,二极管沟槽区106-1和第三导电类型区111在漂移层105与正面金属层110之间,二极管沟槽区106-1与正面金属层110直接接触,并且被第三导电类型区111包裹。
其中,第三导电类型区111注入了第二导电类型介质,并注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子。第一导电类型介质与第二导电类型介质的类型不同。
由于本公开的第三导电类型区111中注入的铂重金属、H离子,He离子可以形成缺陷复合中心,当功率器件工作在二极管模式时,该复合中心可捕获并复合过剩空穴载流子,通过这一工作机制就能抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰,减小反向恢复时间,实现器件平稳工作。
本公开中,第一导电类型与第二导电类型不同。若第一导电类型是N型,则第二导电类型是P型。反之,若第一导电类型是P型,则第二导电类型是N型。
若第一导电类型是N型,第一导电类型介质可以是P(磷)或As(砷),第二导电类型区掺杂杂质为B(硼)或BF2(二氟化硼)。
本公开的晶体管中的各个部分的材质和加工方式可以为:
1、作为衬底的片状的漂移层105:
漂移层的材质可以是注入了第一导电类型介质的硅或锗。
2、栅极106和二极管沟槽区106-1:
材质相同,可以是多晶硅。
加工方式:先对漂移层105进行刻蚀,具体刻蚀方法可以利用光刻胶对硅蚀刻的屏蔽及特定硅蚀刻液对硅的蚀刻或干法刻蚀硅实现,刻蚀之后形成沟槽;再通过氧化或淀积方法将沟槽的表面制作成沟槽氧化层。然后制作栅极106和二极管沟槽区106-1,首先在沟槽氧化层上进行多晶硅的淀积,然后进行多晶硅刻蚀,或者利用CMP等方式使栅极106和二极管沟槽区106-1不与漂移层105接触的一面与漂移层105有沟槽的一面平齐。
沟槽的形状决定了栅极106和二极管沟槽区106-1的形状。栅极106和二极管沟槽区106-1的形状可以有多种。
栅极106和二极管沟槽区106-1的形状可以为矩形、梯形、U形或者异形中的一种。
栅极106和二极管沟槽区106-1的深度可以为2.5um至5.5um。相邻的两个栅极106、相邻的两个二极管沟槽区106-1或相邻的一个栅极106和一个二极管沟槽区106-1之间的间距为1um至10um。
本公开中晶体管中可以包括一定数量的栅极106和一定数量的二极管沟槽区(106-1)。栅极106和二极管沟槽区106-1的数量比可根据需求设定。栅极106和二极管沟槽区106-1的排布方式可由多种。例如,可以每隔一个栅极106有一个二极管沟槽区106-1,也可以隔多个栅极106有一个二极管沟槽区106-1,也可以每隔一个栅极106有多个二极管沟槽区106-1,还可以是一部分区域有多个栅极106,另一部分区域有多个二极管沟槽区106-1。
3、正面第二导电类型区107:
加工方式:向漂移层105的衬底上注入第二导电类型介质制作。
4、第三导电类型区111:
加工方式:向二极管沟槽区106-1旁边的正面第二导电类型区107注入重金属、H离子,He离子中的一种或多种物质。使第三导电类型区111包裹住二极管沟槽区106-1,每个二极管沟槽区106-1都被第三导电类型区111包裹住。
重金属可以是铂或金。
第三导电类型区111注入重金属、氢离子、氦离子的掺杂浓度可以为1013~1015cm-3
本公开中第三导电类型区111的尺寸范围可以进行调整。
图2是本公开的第二实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管。如图2所示,第三导电类型区111将栅极106和二极管沟槽区106-1之间的区域填充满。
图3是本公开的第三实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管。如图3所示,与二极管沟槽区106-1相邻的栅极106被第三导电类型区111包裹住。
可通过调节注入窗口的大小,注入的角度,驱入扩散的温度等参数,来控制第三导电类型区111的形状。
其中,形成注入窗口可包括但不限于如下几个步骤:
1)可通过在漂移层105有栅极106和二极管沟槽区106-1的一面涂覆光刻胶;
2)要去除的部分用光照射,导致光刻胶变性;
3)用显影液去除变性的光刻胶。
去除的部分形成了注入窗口。
5、正面第一导电类型区108:
加工方式:向栅极106之间的正面第二导电类型区107注入第一类导电介质,形成正面第一导电类型区108;对正面第一导电类型区108的中部进行刻蚀,刻蚀出贯穿所述第一导电类型区的凹槽。
6、层间绝缘层109:
用于在栅极106在不与漂移层105接触的外延层上覆盖栅极106防止栅极106与正面金属层110相接触。二极管沟槽区106-1与正面金属层(110)需要直接短接,应该以刻蚀的加工方式去除与二极管沟槽区106-1相接触部分的绝缘层。并且去除覆盖正面第一导电类型区108中部的凹槽部分的绝缘层。
材质可以是隔离层材料可以为硅氧化物,如二氧化硅,也可以是磷硅玻璃(Phospho Silicate Glass,PSG),硅氧玻璃(Undoped Silica Glass Undoped,USG),硼磷硅玻璃(Boro-phospho-silicate Glass,BPSG)中的一种或多种。
7、缓冲层104:
加工方式:在漂移层105的衬底上注入第一导电类型介质制作。缓冲层104的注入掺杂方式为重掺杂,掺杂浓度可以为1018cm-3。注入的掺杂浓度是线性分布或者类高斯分布。
8、背面第一导电类型区102和背面第二导电类型区103:
对漂移层105没有沟槽的一面进行磨薄,漂移层105的薄厚对晶体管的耐压值有影响,对漂移层105磨薄以满足设计要求。
背面第一导电类型区102加工方式:在缓冲层104基础上注入第一导电类型介质制作。第一导电类型区102的掺杂杂质可以为磷(P),掺杂方式为重掺杂,掺杂浓度为1014~1016cm-3
背面第二导电类型区103加工方式:在缓冲层104基础上注入第二导电类型介质制作。第二导电类型区103注入的掺杂杂质为硼(B),该注入掺杂方式为重掺杂,掺杂浓度为1014~1016cm-3
本公开中背面第一导电类型区102和背面第二导电类型区103位于同一层面上。背面第一导电类型区102和背面第二导电类型区103的数量、宽度、位置可控。
图4是本公开的第四实施例提供的逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管。如图4所示,背面第一导电类型区102的数量与二极管沟槽区106-1的数量相等,并且一一对应,相对应的背面第一导电类型区102的最大宽度和包裹正面二极管沟槽区106-1的第三导电类型区111宽度相同,并且距离最近。
背面第二导电类型区103可以布满背面第一导电类型区102所在层面的其他区域。
9、背面金属层101和正面金属层110:
材质可以是AlTiNiAg、AlTiNNiAg、AlTiNiAu、AlSi、AlSiCu。
加工方式:可利用蒸镀、溅射等方法形成。
图5是本公开的一实施例提供的制造逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的方法流程图。如图5所示,本公开同时提供一种制作逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的方法流程图,包括以下步骤。
步骤501,对包含第一导电类型的作为衬底的片状的漂移层105的一面制作沟槽;
步骤502,如图6所示,形成沟槽结构106和二极管沟槽区106-1;
步骤503,如图7所示,向栅极106和二极管沟槽区106-1附近的漂移层105注入第二导电类型介质,使栅极106和二极管沟槽区106-1周围形成第二导电类型的正面第二导电类型区107;
步骤504,如图8所示,用于向二极管沟槽区106-1附近的正面第二导电类型区107注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子,形成第三导电类型区111;
步骤505,如图9所示,向栅极106附近的二极管沟槽区106-1加入第一导电类型介质,形成第一导电类型的正面第一导电类型区108;对正面第一导电类型区108的中部进行刻蚀,刻蚀出贯穿正面第一导电类型区108的凹槽;
步骤506,如图10所示,对淀积在二极管沟槽区106-1和栅极106上的层间绝缘层109进行刻蚀,去掉层间绝缘层109与二极管沟槽区106-1相接触区域的部分,并去掉覆盖凹槽的部分;
步骤507,如图11所示,向有漂移层105有沟槽的一面淀积金属,形成正面金属层110;
步骤508,如图12所示,向漂移层105的没有沟槽的一面注入第一导电类型介质,形成缓冲层104;
步骤509,如图13所示,对缓冲层104的一部分区域注入第一导电类型介质,形成背面第一导电类型区102;另一部分注入第二导电类型介质,形成第二导电类型的背面第二导电类型区103;
步骤510,如图14所示,向背面第一导电类型区102和背面第二导电类型区103的表面淀积金属,形成背面金属层101。
在另一实施例中,步骤509可以包括:按照第三导电类型区111区域的大小和位置,在缓冲层104离第三导电类型区111最近的位置划定与第三导电类型区111形状大小相同的区域,注入第一导电类型介质;
在背面第一导电类型区102同层的其他区域注入第二导电类型介质,使其他区域形成第二导电类型的背面第二导电类型区103。
本公开实现注入第一类导电介质,第二类导电介质,H离子,He离子,重金属可采用的方法是注入,驱入,扩散等方法。
其中,第二导电类型区111的形状可通过控制注入的窗口大小,并控制驱入扩散的范围来控制。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管,包括:
背面金属层(101)、背面第一导电类型区(102)、缓冲层(104)、漂移层(105)、正面第一导电类型区(108)、栅极(106)、正面金属层(110)、层间绝缘层(109)、背面第二导电类型区(103)和正面第二导电类型区(107);其中,所述背面第一导电类型区(102)、所述缓冲层(104)和所述漂移层(105)为第一导电类型,所述背面第二导电类型区(103)和所述正面第二导电类型区(107)为第二导电类型;其特征在于,
还包括二极管沟槽区(106-1),所述二极管沟槽区(106-1)和第三导电类型区(111)在所述漂移层(105)与所述正面金属层(110)之间,所述二极管沟槽区(106-1)与所述正面金属层(110)直接接触,并且被所述第三导电类型区(111)包裹;
其中,所述第三导电类型区(111)为所述第二导电类型,并注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子;所述第一导电类型与所述第二导电类型的类型不同。
2.根据权利要求1所述的晶体管,其特征在于,所述第三导电类型区(111)将所述栅极(106)和所述二极管沟槽区(106-1)之间的区域填充满。
3.根据权利要求2所述的晶体管,其特征在于,与所述二极管沟槽区(106-1)相邻的所述栅极(106)被所述第三导电类型区(111)包裹住。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的晶体管,其特征在于,所述背面第一导电类型区(102)的数量与所述二极管沟槽区(106-1)的数量相等,并且一一对应,相对应的所述背面第一导电类型区(102)的最大宽度和包裹所述二极管沟槽区(106-1)的第三导电类型区(111)宽度相同,并且距离最近。
5.根据权利要求4所述的晶体管,其特征在于,所述背面第二导电类型区(103)布满所述背面第一导电类型区(102)所在层面的其他区域。
6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的晶体管,其特征在于,所述栅极(106)和二极管沟槽区(106-1)的形状为以下中的任意一种:矩形、梯形和U形。
7.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的晶体管,其特征在于,所述栅极(106)的深度为2.5um至5.5um,所述栅极(106)之间的间距为1um至10um。
8.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的晶体管,其特征在于,所述第三导电类型区(111)注入所述重金属、所述氢离子或所述氦离子的掺杂浓度为1013~1015cm-3
9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的晶体管,其特征在于,所述重金属为铂或金。
10.一种制作逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管的方法,其特征在于,包括:
对包含第一导电类型的作为衬底的片状的漂移层(105)的一面制作沟槽;
将栅极(106)和二极管沟槽区(106-1)加入所述沟槽;
向所述栅极(106)和所述二极管沟槽区(106-1)附近的所述漂移层(105)注入第二导电类型介质,使所述栅极(106)和所述二极管沟槽区(106-1)周围形成第二导电类型的正面第二导电类型区(107);
向所述二极管沟槽区(106-1)附近的所述正面第二导电类型区(107)注入以下物质中的至少一者:重金属、氢离子、氦离子,形成第三导电类型区(111);
向所述栅极(106)附近的所述正面第二导电类型区(107)加入第一导电类型介质,形成所述第一导电类型的正面第一导电类型区(108);对所述正面第一导电类型区(108)的中部进行刻蚀,刻蚀出贯穿所述正面第一导电类型区(108)的凹槽;
对淀积在所述二极管沟槽区(106-1)和所述栅极(106)上的层间绝缘层(109)进行刻蚀,去掉所述层间绝缘层(109)与所述二极管沟槽区(106-1)相接触区域的部分,并去掉覆盖所述凹槽的部分;
向所述漂移层(105)有所述沟槽的一面淀积金属,形成正面金属层(110);
向所述漂移层(105)的没有所述沟槽的一面注入所述第一导电类型介质,形成缓冲层(104);
对所述缓冲层(104)的一部分区域注入所述第一导电类型介质,形成背面第一导电类型区(102),另一部分注入所述第二导电类型介质,形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区(103);
向所述背面第一导电类型区(102)和所述背面第二导电类型区(103)的表面淀积金属,形成背面金属层(101)。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述对所述缓冲层(104)的一部分区域注入所述第一导电类型介质,形成背面第一导电类型区(102),另一部分注入所述第二导电类型介质,形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区(103),包括:
按照所述第三导电类型区(111)区域的大小和位置,在所述缓冲层(104)离所述第三导电类型区(111)最近的位置划定与所述第三导电类型区(111)形状大小相同的区域,注入所述第一导电类型介质;
在所述背面第一导电类型区(102)同层的其他区域注入所述第二导电类型介质,使所述其他区域形成所述第二导电类型的背面第二导电类型区(103)。
CN201811280351.7A 2018-10-30 2018-10-30 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法 Active CN111129133B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811280351.7A CN111129133B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811280351.7A CN111129133B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111129133A CN111129133A (zh) 2020-05-08
CN111129133B true CN111129133B (zh) 2021-03-02

Family

ID=70484682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811280351.7A Active CN111129133B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111129133B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7386994B2 (ja) * 2020-06-12 2023-11-27 ファーウェイ デジタル パワー テクノロジーズ カンパニー リミテッド スーパージャンクション逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、及び電気自動車モータ制御ユニット
CN114050183B (zh) * 2021-11-10 2024-04-12 安徽瑞迪微电子有限公司 逆导型功率芯片制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4932088B2 (ja) * 2001-02-19 2012-05-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 絶縁ゲート型半導体装置の製造方法
JP2013074181A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Toyota Motor Corp 半導体装置とその製造方法
JP6197773B2 (ja) * 2014-09-29 2017-09-20 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
CN104538446B (zh) * 2014-12-23 2017-09-22 电子科技大学 一种双向mos型器件及其制造方法
CN106486536A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 上海联星电子有限公司 一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN108604602B (zh) * 2016-08-12 2021-06-15 富士电机株式会社 半导体装置及半导体装置的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111129133A (zh) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11735584B2 (en) Semiconductor device
JP6471126B2 (ja) 改良されたショットキー整流器
US5895951A (en) MOSFET structure and fabrication process implemented by forming deep and narrow doping regions through doping trenches
TWI383497B (zh) 具有雙閘極之絕緣閘雙極性電晶體
JP4132102B2 (ja) 高いブレークダウン電圧と低いオン抵抗を兼ね備えたトレンチ型mosfet
JP5787853B2 (ja) 電力用半導体装置
CN108695380B (zh) 半导体装置
EP1453105A2 (en) Vertical field effect transistor having a high withstand voltage
CN110914996A (zh) 半导体器件
US8860025B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device
CN116153991B (zh) 一种双沟槽栅rc-igbt及其制备方法
CN110854186A (zh) Igbt器件结构及其制备方法
CN115579397A (zh) 双级沟槽栅碳化硅mosfet及其制备方法
CN115360231A (zh) 低回滞电压的逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备工艺
CN111211168B (zh) 一种rc-igbt芯片及其制造方法
CN111129133B (zh) 一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法
US9595619B2 (en) Semiconductor device with different contact regions
US20210134989A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing thereof
US11264450B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method
CN112018188B (zh) 槽栅mosfet器件及其制造方法
US20220045189A1 (en) Insulated trench gates with multiple layers for improved performance of semiconductor devices
US11114552B2 (en) Insulated gate turn-off device with designated breakdown areas between gate trenches
JP2015153988A (ja) 半導体装置
WO2023112547A1 (ja) 半導体装置
CN117293191B (zh) 一种版图结构、半导体器件和其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210219

Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: BYD Semiconductor Co.,Ltd.

Address before: 518118 BYD Road, Pingshan New District, Shenzhen, Guangdong 3009

Applicant before: BYD Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right