一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT制造技术

技术编号:15615972 阅读:206 留言:0更新日期:2017-06-14 03:21
本实用新型专利技术涉及IGBT器件制造技术领域,尤其是一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT,包括n‑型基区、P型基区、N+集电区、背P+层发射区、集电极和P柱。本实用新型专利技术的超结IGBT集成了超结MOSFET结构,即在n‑型基区的内两侧插入多个P柱,多个P柱可以进行电荷补偿,以提高击穿电压和降低通态电阻,超结IGBT的背P+层发射区与正面的集电极电连接,这样便将集电集引到超结IGBT的正面上,有利于在集成电路上的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT
本技术涉及IGBT器件制造
,尤其是一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT)是在金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管(Bipolar)基础上发展起来的一种新型复合功率器件,具有MOS输入、双极输出功能。IGBT集Bipolar器件通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。作为电力电子变换器的核心器件,为应用装置的高频化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基础。自IGBT商业化应用以来,作为新型功率半导体器件的主型器件,IGBT在1—100kHz的频率应用范围内占据重要地位。IGBT广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,但是现有的IGBT还存在功耗高的问题,这是因为MOSFET电流在开关阶段迅速下降,集电极电流则逐渐降低,在N层内还存在少数的载流子(少子),这种残余电流值(尾流)的降低完全取决于关断时电荷的密度,而密度又与几种因素有关,如掺杂质的数量和拓扑,层次厚度和温度,少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形,导致功耗升高、交叉导通问题。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT,既适用于集成电路,又可以得到低通态功耗和高开关速度。为了实现本技术的目的,所采用的技术方案是:本技术的适用于集成电路的新型结构超结IGBT包括:n-型基区;P型基区,所述P型基区为两个且分别位于所述n-型基区的左上部和右上部;N+集电区,位于左上部的P型基区的上表面内;背P+层发射区,位于右上部的P型基区的上表面;集电极,位于所述n-型基区的下表面且与所述背P+层发射区电连接;P柱,所述P柱为多个且分布在所述n-型基区的内两侧。本技术所述IGBT还包括发射极,所述发射极位于左上部的P型基区和N+集电区的上表面。本技术所述IGBT还包括栅氧化层,所述栅氧化层位于所述N+集电区、n-型基区以及两个所述P型基区的上表面。本技术所述IGBT还包括多晶栅,所述多晶栅位于所述栅氧化层的上表面,所述多晶栅的上表面上设有栅电极。本技术的适用于集成电路的新型结构超结IGBT的有益效果是:本技术的超结IGBT集成了超结MOSFET结构,即在n-型基区的内两侧插入多个P柱,多个P柱可以进行电荷补偿,以提高击穿电压和降低通态电阻。超结IGBT的背P+层发射区与正面的集电极电连接,这样便将集电集引到超结IGBT的正面上,有利于在集成电路上的应用。本技术的超结IGBT既适用于集成电路,又可以起到增大电流密度的作用。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本实施例的适用于集成电路的新型结构超结IGBT的等效电路图。其中:n-型基区1、p型基区2、p柱3、N+集电区4、栅氧化层5、多晶栅6、集电极7、发射极8、背P+层发射区9、栅电极10。具体实施方式在本技术的描述中,需要理解的是,术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示,本实施例的适用于集成电路的新型结构超结IGBT包括n-型基区1、p型基区2、N+集电区4、背P+层发射区9、集电极7和p柱3,其中p型基区2为两个且分别位于n-型基区1的左上部和右上部,N+集电区4位于左上部的p型基区2的上表面内,背P+层发射区9位于右上部的p型基区2的上表面,集电极7位于n-型基区1的下表面且与背P+层发射区9电连接,p柱3为多个且分布在n-型基区1的内两侧。本实施例的IGBT还包括发射极8、栅氧化层5和多晶栅6,发射极8位于左上部的p型基区2和N+集电区4的上表面,栅氧化层5位于N+集电区4、n-型基区1以及两个p型基区2的上表面,多晶栅6位于栅氧化层5的上表面,多晶栅6的上表面上设有栅电极10。本实施例的超结IGBT集成了超结MOSFET结构,即在n-型基区1的内两侧插入多个p柱3,多个p柱3可以进行电荷补偿,以提高击穿电压和降低通态电阻。由于p柱3的插入,IGBT器件加偏压时不仅在纵向存在电场,还在横向上产生一个恒定的电场,使横向的pn结耗尽,起到电压支持层的作用。IGBT器件的耐压能力取决于漂移层n-型基区1的厚度,而作为电流通路的n-型基区1掺杂浓度可以大幅度提高将近一个数量级,这使得通态电阻大大降低。同样,超结IGBT可以在相同的击穿电压、相同的通态电阻Ron下使用更小的管芯面积,从而减小栅电荷,提高开关频率。而且该结构导通过程中只有多数载流子—电子的参与,而没有少数载流子的参与,所以本实施例中的超结IGBT没有电流拖尾现象,因此该超结IGBT可以同时得到低通态功耗和高开关速度。本实施例的超结IGBT的背P+层发射区9与正面的集电极7电连接,这样便将集电集引到超结IGBT的正面上,有利于在集成电路上的应用。本实施例的超结IGBT既适用于集成电路,又可以起到增大电流密度的作用。本实施例的超结IGBT的制造方法如下:1.用类似形成超结的工艺在硅衬底上外延一层外延层,并在该区域注入B,剂量大约为1e14,能量为60kev,然后热扩散,温度为1150度,时间为120分钟;2.然后外延几层外延层,并在该区域注入B,并热扩散,剂量大约为1e13,能量为60kev,然后热扩散,温度为1050度,时间为60分钟,第一次注入B的窗口比后面的几次都要大很多,目的是用来连接背面的P+集电极7;3.再利用常规的IGBT工艺,形成正面的IGBT结构。应当理解,以上所描述的具体实施例仅用于解释本技术,并不用于限定本技术。由本技术的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。本文档来自技高网...
一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT

【技术保护点】
一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT,其特征在于:包括:n‑型基区(1);p型基区(2),所述p型基区(2)为两个且分别位于所述n‑型基区(1)的左上部和右上部;N+集电区(4),位于左上部的p型基区(2)的上表面内;背P+层发射区(9),位于右上部的p型基区(2)的上表面;集电极(7),位于所述n‑型基区(1)的下表面且与所述背P+层发射区(9)电连接;p柱(3),所述p柱(3)为多个且分布在所述n‑型基区(1)的内两侧。

【技术特征摘要】
1.一种适用于集成电路的新型结构超结IGBT,其特征在于:包括:n-型基区(1);p型基区(2),所述p型基区(2)为两个且分别位于所述n-型基区(1)的左上部和右上部;N+集电区(4),位于左上部的p型基区(2)的上表面内;背P+层发射区(9),位于右上部的p型基区(2)的上表面;集电极(7),位于所述n-型基区(1)的下表面且与所述背P+层发射区(9)电连接;p柱(3),所述p柱(3)为多个且分布在所述n-型基区(1)的内两侧。2.根据权利要求1所述的适用于集成电路的新型结构超结IGBT,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐承福白玉明张海涛
申请(专利权)人:无锡同方微电子有限公司
类型:新型
国别省市:江苏,32

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