具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种全自对准的槽栅绝缘栅双极晶体管及其制备方法，包括衬垫层1，衬垫层1的上表面设有P+层2，P+层2的上表面设有漏区3，漏区3的上表面两侧开设有漏注入区4，漏注入区4的顶部设有源区5，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极(即发射极E)；N基极称为漏区；器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极(即门极G)；沟道在紧靠栅区边界形成；在C、E两极之间的P型区(沟道在该区域形成)，称为亚沟道区。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极(即集电极C)，IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通；反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N-沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性；当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴，对N-层进行电导调制，减小N-层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压，两个源区5的中部设有栅极绝缘层6，由金属细丝组成的筛网状或螺旋状电极；多极电子管中排列在阳极和阴极之间的一个或多个具有细丝网或螺旋线形状的电极，起控制阴极表面电场强度从而改变阴极发射电子或捕获二次放射电子的作用，具有输入电阻高(108～109Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者，场效应管可应用于放大；由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。即金属-氧化物-半导体型场效应，属于绝缘栅型；其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻(最高可达1015Ω)；它也分N沟道管和P沟道管；通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS＝0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道；耗尽型则是指，当VGS＝0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止；以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS＝0时，沟道电流(即漏极电流)ID＝0。随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启电压VTN(一般约为+2V)时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID；MOS场效应管比较“娇气”；这是由于它的输入电阻很高，而栅-源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U＝Q/C)，将管子损坏；因此了厂时各管脚都绞合在一起，或装在金属箔内，使G极与S极呈等电位，防止积累静电荷；管子不用时，全部引线也应短接；在测量时应格外小心，并采取相应的防静电措施，栅极绝缘层6的顶部设有多晶硅栅层7，多晶硅，是单质硅的一种形态；熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅，有灰色金属光泽，密度2.32～2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸；硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应；高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，几乎能与任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得，多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等；多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料，多晶硅栅层7的边缘处设有绝缘侧壁8，通过P+层2、漏区3、漏注入区4、源区5、栅极绝缘层6、多晶硅栅层7和绝缘侧壁8的设，制备简单，光刻步骤减少，生产速度得到提高，且实际使用过程中降低了器件导通损耗，衬垫层1的底部焊接有散热层22，通过散热层22的多层设置，能够充分吸收使用过过程中所产生的热量，散热层22的底部设有绝缘底板9；绝缘材料是在允许电压下不导电的材料，但不是绝对不导电的材料，在一定外加电场强度作用下，也会发生导电、极化、损耗、击穿等过程，而长期使用还会发生老化，绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机、电气工业的发展具有特别重要的作用，绝缘材料的发展与进步，有赖于高分子材料的发展并直接制约和影响着电工产品的发展和进步，绝缘材料是电工产品具有先进技术性的关键，也是电工产品长期安全可靠运行的重要保障；因此，要求绝缘材料不断发展新品种，提高产品性能与质量，以适应电工产品不断发展的需要，绝缘底板9的四角处开设有插孔，插孔的内部固定安装有绝缘套10，绝缘套10的内部螺纹贯穿有固定栓11，绝缘底板9的边缘处固定安装有散热片12，散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置，多由铝合金，黄铜或青铜做成板状，片状，多片状等，如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片，电视机中电源管，行管，功放器中的功放管都要使用散热片。一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂，使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中去，目前常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制)，热容量较小，而且容易氧化；而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多；有些散热器就各取所长，在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板，通过散热片12的设置，散热片12能够有效的吸附第一铜层2201、陶瓷层2202和第二铜层2203所排出的热量，晶体管工作时，热量能够通过散热片12被吸附出，从而有效的降低其温度，散热片12的一侧开设有弧形槽，弧形槽的内部固定安装有散热导管13，散热导管13的外表面固定安装有延伸片14，通过散热导管13和延伸片14的设置，进一步的提高了散热效果，使得晶体管工作时发热损耗降低，延长了使用寿命，散热导管13和延伸片14的内部设有散热液，绝缘底板9的底部卡接有固定板15，通过固定板15的设置，起到了将晶体管固定在卡盒16内部的作用，能够对晶体管进行保护，固定板15的底部固定安装有卡盒16，卡盒15的上表面卡接有盒盖17，通过盒盖17的设置进一步的提高了保护的效果，且密封程度高，防止了灰尘等微小颗粒对晶体管造成损害，双极晶体管由两个背靠背PN结构成的以获得电压、电流或信号增益的晶体三极管；起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管；双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型；在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区；当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应盒盖17的边缘处开设有凹槽，凹槽的内部插接有限位组件18，通过限位组件18的设置，使用时按动卡块1802，使其带动复位弹簧1801压缩，将盒盖17插入卡盒16内，使卡块1802与插槽对其，复位弹簧1801带动卡块1802向内推移，使卡块1802插入插槽内，从而起到了固定盒盖17的作用，防止盒盖17脱落，限位组件18包括复位弹簧1801，复位弹簧1801的一端固定安装有卡块1802，卡盒15的边缘处开设有与卡块1802相适配的插槽，插槽的内部卡接有按压块19，通过按压块19的设置，使用时按压按压块19，使其一端抵住卡块1802向内挤压，使卡块1802从插槽内移出，从而起到了方便取下盒盖17的作用，按压块19的外表面刻设防滑纹，盒盖17的上表面嵌设有透明亚克力板20，亚克力板具有水晶一般的透明度，透光率达92％以上，用染料着色的亚克力板又有很好的展色效果，此外，亚克力板：具有极佳的耐候性，较高的表面硬度和表面光泽以及较好的耐高温性能；亚克力板有良好的加工性能，按生产工艺可分为浇铸型和挤压型两种；既可采用热成型(包括模压，吹塑和真空吸塑)，也可用机械加工方式如钻、车、洗、切割等；用微电脑控制的机械切刮和雕刻不仅使加工精度大为提高，而且还可制作出比传统方式更精美的图案和造型；另外，亚克力板可采用激光切割和激光雕刻，制作效果奇特的制品，亚克力板且有极佳的耐候性，尤其应用于室外，居其他塑胶之冠，并兼具良好的表面硬度与光泽，加工可塑性大，可制成各种所需要的形状与产品；其板材的种类繁多色彩丰富(含半透明的色板)，另一特点是厚板仍能维持高透明度，散热片12顶部固定安装有绝缘板21，栅极绝缘层6为热氧化工艺形成的二氧化硅层，绝缘侧壁8的宽度为0.1-1um，高度为0.7-2um之间，散热层22包括第一铜层2201，第一铜层2201的底部设有陶瓷层2202，普通金属散热器，可以对800度以下的流体进行散热而且金属散热器无法对有腐蚀性的流体进行散热，无法达到散热的目的陶瓷散热具有以下特点耐高温，耐腐蚀，所以可以用陶瓷散热器用在各种高温，高腐蚀的流体进行散热，散热效果好，使用寿命上，同等情况下陶瓷散热器是金属散热器的几倍或几十倍，陶瓷层2202的底部设有第二铜层2203。

本发明中在使用时，通过P+层2、漏区3、漏注入区4、源区5、栅极绝缘层6、多晶硅栅层7和绝缘侧壁8的设，制备简单，光刻步骤减少，生产速度得到提高，且实际使用过程中降低了器件导通损耗，通过散热层22的多层设置，能够充分吸收使用过过程中所产生的热量，通过散热片12的设置，散热片12能够有效的吸附第一铜层2201、陶瓷层2202和第二铜层2203所排出的热量，晶体管工作时，热量能够通过散热片12被吸附出，从而有效的降低其温度，通过散热导管13和延伸片14的设置，进一步的提高了散热效果，使得晶体管工作时发热损耗降低，延长了使用寿命，通过固定板15的设置，起到了将晶体管固定在卡盒16内部的作用，能够对晶体管进行保护，通过盒盖17的设置进一步的提高了保护的效果，且密封程度高，防止了灰尘等微小颗粒对晶体管造成损害，通过限位组件18的设置，使用时按动卡块1802，使其带动复位弹簧1801压缩，将盒盖17插入卡盒16内，使卡块1802与插槽对其，复位弹簧1801带动卡块1802向内推移，使卡块1802插入插槽内，从而起到了固定盒盖17的作用，防止盒盖17脱落，通过按压块19的设置，使用时按压按压块19，使其一端抵住卡块1802向内挤压，使卡块1802从插槽内移出，从而起到了方便取下盒盖17的作用

本发明中，该装置的制备方法如下：

1.先在一块有二氧化硅膜的单晶硅片上淀积一层多晶硅，然后在多晶硅上刻蚀出两个扩散窗口。当杂质经两窗口扩散到单晶硅内形成“源”和“漏”的同时，多晶硅“栅”极(硅栅)也就自动形成了。因为此工艺过程只需一次光刻，就可同时形成“源”、“漏”、“栅”，而且栅极的位置是随着刻蚀。“源”、“漏”。的扩散窗口而自动与“源”、“漏”的位置对准的，因而称为硅栅自对准工艺，有时也称为扩散自对准工艺；在制作通常的金属-氧化物-半导体(MOS)场效应晶体管时，至少要进行两次光刻：第一次是在二氧化硅膜上刻蚀出“源”和“漏”的扩散窗；第二次是在晶片上生长新的二氧化硅层之后，刻蚀出“栅”区的位置。由于栅极在“源”和“漏”之间，而“源”和“漏”之间的距离很小(总是希望越小越好，以提高频率)，因此，在进行第二次光刻时，就必须和第一次光刻掩膜的位置精确对准，否则，做出来的栅极(铝栅)就可能和“源”或“漏”衔接不上，晶体管无法工作。为了避免这一现象，第二次光刻时，便有意识地将栅极的宽度留得稍大些，使栅极的两边能覆盖上一点“源”区和“漏”区。但是，这样一来，就使栅电容增大，晶体管的阈值电压提高，开关速度降低；

2.湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)→光刻(用紫外线透过蒙版照射硅晶圆,被照到的地方就会容易被洗掉,没被照到的地方就保持原样，于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案，注意，此时还没有加入杂质,依然是一个硅晶圆。)→离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质,不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管。)→干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的，而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉，或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构，这一步进行蚀刻→湿蚀刻(进一步洗掉，但是用的是试剂，所以叫湿蚀刻)——以上步骤完成后,场效应管就已经被做出来，但是以上步骤一般都不止做一次,很可能需要反反复复的做，以达到要求。)→等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)→快速热退火(就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上,然后慢慢地冷却下来,为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)→化学气相淀积(CVD)，进一步精细处理表面的各种物质→物理气相淀积(PVD)，类似，而且可以给敏感部件加coating→壳体塑封→壳体灌胶与固化→端子成形→功能测试。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。