一种具有低导通压降的超结IGBT制造技术
A super junction IGBT with low turn-on voltage drop
The invention provides a super junction IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, insulated gate bipolar transistor) device, semiconductor region second pressure layer conductive type is not in direct contact with the base region, and the region of the semiconductor layer of the second conductivity type pressure through one or more of the same direction the diode and the emitter connected in series. In the forward conduction when the diode is turned on, the semiconductor region of the second potential raising pressure in the layer of conductive type, which can suppress the minority carriers were collected in the semiconductor region pressure layer of the second conductivity type, so as to improve the storage effect of carriers in the region of the pressure. Compared with the conventional super junction IGBT device, the over junction IGBT device of the present invention can achieve lower turn-on voltage drop.
【技术实现步骤摘要】
一种具有低导通压降的超结IGBT
本专利技术属于半导体器件，特别是半导体功率器件。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT）是一种应用广泛的功率器件。超结是n柱区/p柱区交替排列的耐压结构，它可以使n柱区与p柱区在较高的掺杂浓度情形下仍可获得较高的击穿电压。当超结应用到IGBT中时（即超结IGBT），在关断过程中，n柱区/p柱区形成的pn结可以快速耗尽，因而超结IGBT可获得比传统IGBT更快的关断速度（或更低的关断功耗）。然而，由于n柱区/p柱区形成的pn结的面积很大，从p型集电区注入到n柱区的少子空穴很容易被p柱区收集，进入p型基区，并流入发射极，因而少子空穴在耐压区中的存储效果比较弱，这会增加导通压降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，相比于传统超结IGBT，本专利技术提供的超结IGBT器件在耐压区中的少数载流子存储效应更强，导通压降更低。本专利技术提供一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：耐压层（由31和41构成），与所述耐压层（由31和41构成）的一...
【技术保护点】
一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：耐压层，与所述耐压层的一面相接触的集电结构，与所述耐压层的另一面相接触的第二导电类型的基区，与所述基区至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区，与所述发射区、所述基区以及所述耐压层均接触的用于控制器件导通与关断的栅极结构，覆盖于所述集电结构的导体形成的集电极，覆盖于与所述发射区及所述基区的导体形成的发射极，覆盖于所述用于控制器件导通与关断的栅极结构的导体形成的栅极，其特征在于：所述集电结构由至少一个第二导电类型的集电区与至少一个第一导电类型的缓冲区构成，所述缓冲区与所述耐压层相接触，所述集电区与所述集电极直接接触；所述耐压...
【技术特征摘要】
1.一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：耐压层，与所述耐压层的一面相接触的集电结构，与所述耐压层的另一面相接触的第二导电类型的基区，与所述基区至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区，与所述发射区、所述基区以及所述耐压层均接触的用于控制器件导通与关断的栅极结构，覆盖于所述集电结构的导体形成的集电极，覆盖于与所述发射区及所述基区的导体形成的发射极，覆盖于所述用于控制器件导通与关断的栅极结构的导体形成的栅极，其特征在于：所述集电结构由至少一个第二导电类型的集电区与至少一个第一导电类型的缓冲区构成，所述缓冲区与所述耐压层相接触，所述集电区与所述集电极直接接触；所述耐压层由至少一个第一导电类型的半导体区与至少一个第二导电类型的半导体区构成，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区相互接触，其形成的接触面垂直或近似垂直于所述缓冲区和所述基区和/或所述栅极结构；所述耐压层与所述缓冲区可以是直接接触，也可以是通过一个第一导电类型的辅助层间接接触；所述耐压层中的第一导电类型的半导体区与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区可以是直接接触，也可以是通过一个薄的绝缘介质层间接接触；所述用于控制器件导通与关断的栅极结构包括至少一个绝缘介质层和至少一个导体区，所述绝缘介质层与所述发射区、所述基区以及所述耐压层均直接接触；所述导体区与所述绝缘介质层直接接触，并通过所述绝缘介质层与其它半导体区相隔离，所述导体区与所述栅极直接接触；所述用于控制器件导通与关断的栅极结构可以是平面型栅极结构，也可以是槽型栅极结构；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区不与所述基区直接接触，而是通过一个用于隔离的槽型栅极结构或一个用于隔离的绝缘介质区或绝缘介质层间接接触；所述用于隔离的槽型栅极结构可以与所述控制器件导通与关断的栅极结构是同一个栅极结构；所述用于隔离的槽型栅极结构包括至少一个绝缘介质层和至少一个导体区或半导体区，所述绝缘介质层与所述基区以及所述耐压层均直接接触，而与所述发射区可以直接接触也可以不直接接触；所述导体区或半导体区与所述绝缘介质层直接接触，并通过所述绝缘介质层与其它半导体区相隔离，所述导体区或半导体区与所述栅极可以直接接触也可以不直接接触；所述绝缘介质层或绝缘介质区是由绝缘介质材料构成，所述栅极结构中的导体区是由重掺杂的多晶半导体材料或/和金属材料或/和其它导体材料构成；所述栅极结构中的半导体区是由多晶半导体材料构成；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与所述发射极之间通过一个二极管或一个以上同向串联的二极管相连接；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与发射极之间的二极管的正向导通方向和所述基区与所述发射区构成的PN结的正向导通方向相同；所述第一导电类型为N型时，所述的第二导电类型为P型；所述第一导电类型为P型时，所述的第二导电类型为N型。2.如权利要求1所述的一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：所述超结绝缘栅双极型晶体管器件的元胞形状可以是条形、六角形、矩形等形状，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区和第二导电类型的半导体区的排列方式可以是条形、六角形、圆形、矩形等方式；所述第一导电类型为N型时，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区中的有效施主杂质总电荷与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区中的有效受主杂质总电荷相对差别不超过80%；所述第一导电类型为P型时，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区中的有效受主杂质总电荷与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区中的有效施主杂质总电荷相对差别不超过80%；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与发射极之间的二极管可以是集成在芯片内部的二极管，也可以是外接的二极管；所述二极管可以是PN二极管，可以是肖特基二极管，也可以是PN-肖特基复合型二极管，还可以是其它类型的二极管；所述集成在芯片内部的二极管可以制作在元胞区，也可以制作在元胞区之外的区域。3.如权利要求1所述的一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：所述耐压层中的第二导电类型的半导体区中有一个较重掺杂的第二导电类型的半导体区；所述较重掺杂的第二导电类型的半导体区不与所述基区直接接触，而是通过一个用于隔离的槽型栅极结构或一个用于隔离的绝缘介质区或绝缘介质层间接接触；所述较重掺杂的第二导电类型的半导体区与所述发射极之间通过一个二极管或一个同向串联的二极管相连接；所述较重掺杂的第二导电类型的半导体区与发射极之间的二极管的正向导通方向和所述基区与所述发射区构成的PN结的正向导通方向相同。4.如权利要求1所述的一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：所述耐压层中的第一导电类型的半导体区中间有一个轻掺杂的第一导电类型的漂移区；所述耐压层中的第一导电类型的半导体区以及所述漂移区的底部均与所述缓冲区或所述辅助层直接接触；所述辅助层的掺杂浓度可以与所述漂移区的掺杂浓度相同，也可以不同；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区的底部可以与所述缓冲区或所述辅助层直接接触，也可以被所述耐压层中的第一导电类型的半导体区包围。5.如权利要求1所述的一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与发射极之间的二极管是制作在所述耐压层中的第二导电类型的半导体区中的肖特基二极管；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区上覆盖有一个导体形成肖特基接触电极，所述肖特基接触电极通过导线与所述发射极相连接。6.如权利要求1所述的一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与发射极之间的二极管是制作在所述耐压层中的第二导电类型的半导体区中的PN二极管；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区至少有部分与一个轻掺杂的第一导电类型的半导体区直接接触；所述轻掺杂的第一导电类型的半导体区上覆盖有一个导体形成肖特基接触电极，所述肖特基接触电极通过导线与所述发射极相连接。7.如权利要求1和...
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