本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種微穿通型IGBT器件，包括：襯底，所述襯底具有第一導(dǎo)電類型的集電區(qū)、第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)以及第二導(dǎo)電類型的源區(qū)；柵極；位于集電區(qū)與漂移區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的微穿通區(qū)，所述微穿通區(qū)的摻雜濃度高于漂移區(qū)的摻雜濃度。通過在漂移區(qū)和集電區(qū)間形成了摻雜濃度比漂移區(qū)的濃度高的微穿通區(qū)，使得在關(guān)斷期間，襯底的電場強(qiáng)度在微穿通區(qū)中基本降到零，因此襯底厚度可以明顯減薄，使IGBT具有更低的導(dǎo)通電阻、飽和壓降、以及更低的通態(tài)損耗。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體地說，涉及一種絕緣柵雙極晶體管及其制造方法。
技術(shù)介紹
絕緣柵雙極晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是新型的大功率器件，它集MOSFET柵極電壓控制特性和雙極型晶體管低導(dǎo)通電阻特性于一身，改善了器件耐壓和導(dǎo)通電阻相互牽制的情況，具有高電壓、大電流、高頻率、功率集成密度高、輸入阻抗大、導(dǎo)通電阻小、開關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)。在變頻家電、工業(yè)控制、電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車、新能源、智能電網(wǎng)等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用空間。對于絕緣柵雙極晶體管，主要包括平面型IGBT結(jié)構(gòu)和溝槽型IGBT結(jié)構(gòu)。如圖I所示，圖I中為平面型IGBT的示意圖，以N型溝道為例，主要包括襯底100背面的P+集電區(qū)108 ;襯底正面的柵介質(zhì)層102和柵極101 ;襯底中位于集電區(qū)108之上的N-漂移區(qū)106、漂移區(qū)106上的P阱區(qū)103、P阱區(qū)上的N+源區(qū)104 ;覆蓋源區(qū)的發(fā)射極109，通常地，還在與發(fā)射極109接觸的P阱103表面層中形成有P+區(qū)105，以與發(fā)射極形成良好的歐姆接觸。對于溝槽型IGBT，如圖2所示，以N型溝道為例，主要包括襯底200背面的P+集電區(qū)208 ;襯底中位于集電區(qū)208之上的漂移區(qū)206 ;襯底正面中位于漂移區(qū)206之上的溝槽中的柵介質(zhì)層202和柵極201 ;漂移區(qū)之上的P阱區(qū)203、P阱區(qū)上的N+源區(qū)204 ;覆蓋源區(qū)的發(fā)射極209，通常地，與發(fā)射極209接觸的P阱203表面層中形成有P+區(qū)205，以與發(fā)射極形成良好的歐姆接觸。然而，上述IGBT器件的問題在于，上述IGBT器件都是以比較厚的硅片為基礎(chǔ)形成的，，在關(guān)斷期間，電場強(qiáng)度在整個(gè)襯底中線性下降，最后到零，這意味著器件在導(dǎo)通狀態(tài)下導(dǎo)通電阻相當(dāng)大，器件的飽和壓降VCE較高，通態(tài)損耗大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種微穿通(MPT,Micro Punch Through)型IGBT器件,具有更低的導(dǎo)通電阻。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種微穿通型IGBT器件，包括襯底，所述襯底具有第一導(dǎo)電類型的集電區(qū)、第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)以及第二導(dǎo)電類型的源區(qū)；柵極；位于集電區(qū)與漂移區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的微穿通區(qū)，所述微穿通區(qū)的摻雜濃度高于漂移區(qū)的摻雜濃度?？蛇x地，所述柵極位于襯底之上?？蛇x地，所述柵極為位于襯底的溝槽中。此外，本專利技術(shù)還提供了上述微穿通型IGBT器件的制造方法，包括提供襯底，所述襯底具有第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)以及第二導(dǎo)電類型的源區(qū)，以及柵極；從襯底背面將漂移區(qū)減薄，并進(jìn)行離子注入及退火工藝，形成第二導(dǎo)電類型的微穿通區(qū)，所述微穿通區(qū)的摻雜濃度高于所述漂移區(qū)的摻雜濃度；從襯底背面進(jìn)行離子注入，形成第一導(dǎo)電類型的集電區(qū)?？蛇x地，所述柵極位于襯底之上。可選地，所述柵極為位于襯底的溝槽中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本專利技術(shù)實(shí)施例的微穿通型IGBT器件，在漂移區(qū)和集電區(qū)間形成了微穿通區(qū)，其摻雜濃度比漂移區(qū)的濃度高，使得電場在其中的分布呈斜角梯形分布，在關(guān)斷期間，襯底的電場強(qiáng)度在微穿通區(qū)中基本降到零。因此襯底厚度可以明顯減薄(可以減薄1/3左右)，這就 使得IGBT具有更低的導(dǎo)通電阻、飽和壓降、以及更低的通態(tài)損耗。附圖說明通過附圖所示，本專利技術(shù)的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本專利技術(shù)的主旨。圖I為傳統(tǒng)的平面型IGBT的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳統(tǒng)的溝槽型IGBT制造過程示意圖；圖3為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例一的微穿通型IGBT的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例二的微穿通型IGBT的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本專利技術(shù)，但是本專利技術(shù)還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本專利技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本專利技術(shù)不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本專利技術(shù)結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本專利技術(shù)實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如
技術(shù)介紹
部分所述，對于傳統(tǒng)的IGBT器件，都是以比較厚的硅片為基礎(chǔ)形成的，，在關(guān)斷期間，電場強(qiáng)度在整個(gè)襯底中線性下降，最后到零，這意味著器件在導(dǎo)通狀態(tài)下導(dǎo)通電阻相當(dāng)大，器件的飽和壓降VCE較高，通態(tài)損耗大。為此，本專利技術(shù)提出了一種微穿通型IGBT器件，通過在集電區(qū)與漂移區(qū)之間形成摻雜濃度高于漂移區(qū)的微穿通區(qū)，在關(guān)斷期間，電場強(qiáng)度在襯底中下降，到微穿通區(qū)時(shí)基本降到零，電場呈斜角梯形分布，因此襯底厚度可以明顯減薄，這就使得IGBT具有更低的導(dǎo)通電阻、飽和壓降、以及更低的通態(tài)損耗?；谏鲜鏊枷?，本專利技術(shù)提出了一種微穿通型IGBT器件，包括襯底，所述襯底具有第一導(dǎo)電類型的集電區(qū)、第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)以及第二導(dǎo)電類型的源區(qū)；柵極；位于集電區(qū)與漂移區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的微穿通區(qū)，所述微穿通區(qū)的摻雜濃度高于漂移區(qū)的摻雜濃度。其中，不同IGBT器件漂移區(qū)厚度不同。以上對本專利技術(shù)微穿通型IGBT器件的技術(shù)方案進(jìn)行了描述，為了更好地理解本專利技術(shù)，以下將專利技術(shù)不同的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，在以下實(shí)施例中，以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，即第一導(dǎo)電類型 為P型，第二導(dǎo)電類型為η型，此處僅為示例，同樣適用于P型溝道的實(shí)施例。實(shí)施例一在本實(shí)施例中，將詳細(xì)描述根據(jù)本專利技術(shù)的平面型MPT型IGBT器件及其制造方法。參考圖3所示，為本專利技術(shù)實(shí)施例一中的平面型MPT型IGBT器件，包括襯底300 ；300襯底背面的P+集電區(qū)308 ;襯底正面的柵介質(zhì)層302和柵極301 ；襯底中位于集電區(qū)308之上的N+微穿通區(qū)307、微穿通區(qū)上的N-漂移區(qū)106、漂移區(qū)306上的P型阱區(qū)303以及P阱區(qū)上的N+源區(qū)304，微穿通區(qū)的摻雜濃度高于漂移區(qū)的摻雜濃度；覆蓋源區(qū)的發(fā)射極309。優(yōu)選地，還在與發(fā)射極309接觸的P阱303表面層中形成有P+區(qū)305，以與發(fā)射極形成良好的歐姆接觸。優(yōu)選地，在源區(qū)304的下方，還形成有P+區(qū)(圖未示出)，以抑制閂所效應(yīng)。以上為本專利技術(shù)的平面型MPT IGBT器件結(jié)構(gòu)，通過在集電區(qū)與漂移區(qū)之間形成摻雜濃度高于漂移區(qū)的微穿通區(qū)，在關(guān)斷期間，電場強(qiáng)度在襯底中下降，到微穿通區(qū)時(shí)基本降到零，電場呈斜角梯形分布，因此襯底厚度可以明顯減薄，這就使得IGBT具有更低的導(dǎo)通電阻、飽和壓降、以及更低的通態(tài)損耗。此外，還能降低該發(fā)射結(jié)的注入系數(shù)，以抑制“晶閘管效應(yīng)”，同時(shí)，在硬開關(guān)應(yīng)用時(shí)，具有微穿通區(qū)的器件能比傳統(tǒng)IGBT關(guān)斷更快，基本沒有電流拖尾，而電流拖尾造成的功耗在總開關(guān)損耗中占有不少比例，這就減少了功率損耗。需要說明的是，本申請中，襯底正面指形成有柵極的襯底表面，襯底背面指與形成柵極的表面相對的面。為了更好地理解本專利技術(shù)，以下將結(jié)合圖3對本實(shí)施例的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。在步驟S01，提供襯底，所述襯底具有第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種絕緣柵雙極晶體管，包括：襯底，所述襯底具有第一導(dǎo)電類型的集電區(qū)、第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)以及第二導(dǎo)電類型的源區(qū)，以及柵極；其特征在于，還包括：位于集電區(qū)與漂移區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的微穿通區(qū)，所述微穿通區(qū)的摻雜濃度高于漂移區(qū)的摻雜濃度。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱陽軍，田曉麗，孫寶剛，盧爍今，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。