一种平面型绝缘栅双极晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种平面型绝缘栅双极晶体管，包括为半导体材料的基底，和设于所述基底表面上的发射区以及栅区；所述基底包括衬底，形成于所述衬底上的阱区，和位于所述阱区上的源区，以及形成于所述阱区中的掺杂区；所述发射区包括绝缘介质层，和设于所述绝缘介质层中的发射电极，所述发射电极与所述掺杂区相连；所述发射电极包括用于减小空穴电流路径、提高空穴接触面积的纵深电极和接触电极层；所述接触电极层由所述纵深电极中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方；本实用新型专利技术能够从根本上抑制闩锁现象的产生，极大的提升器件的安全工作区，改善器件性能。

A planar insulated gate bipolar transistor

The utility model discloses a plane type insulated gate bipolar transistor, including substrate of semiconductor material, and arranged on the basal surface of the emitter region and the gate region; the substrate comprises a substrate, a well region formed on the substrate, and is located in the source area of the well region, and the formation of in the well region in the doped region; the emission region includes an insulating medium layer, and is arranged on the insulating dielectric layer in the emitter electrode and the emission electrode connected to the doped region; the emitter electrode for reducing hole current path, increase the contact area of the electrode hole depth and contact electrode layer; the contact electrode layer by the electrode depth at the center of extension to the well area, until it is positioned below the source region; the utility model can fundamentally suppress latch phenomenon, greatly Enhance the safe working area of device and improve the performance of device.

【技术实现步骤摘要】
一种平面型绝缘栅双极晶体管
本技术涉及半导体器件领域，特别是涉及一种平面型绝缘栅双极晶体管。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(lnsulatedGateBipolarTransistor,IGBT)是新型电力半导体器件具有代表性的平台器件，主要应用于新能源、机车牵引、智能电网、高压变频器等领域。通过电力半导体器件对电能进行变换及控制，节能效果可达10％-40％。在全球气候变暖的背景下，IGBT器件应用技术是被公认的实现全球能效和二氧化碳减排目标的最佳综合性方法之一。当IGBT器件正常工作情形下，空穴由背面P+区发出，流经N-漂移区，进入P阱区，最终被正面P+注入区收集。当部分空穴进入P阱区时，从N+源区正下方经过流入正面P+注入区时，当大量空穴电流在该路径通过时，由于存在一定电阻，会与上方N+源区形成电势差，当该电势差值大于0.7V时，该处PN结触发，空穴电流直接由N+源区流出，大量电子由N+源区注入，电流迅速增大不再受栅极控制，造成IGBT闩锁发生，直至器件损坏。严重制约器件SOA(SafeOperationArea)能力。为了改善IGBT器件的抗闩锁能力，目前主要采取的措施是增加N+源区下方P-区浓度，降低空穴电流路径电阻，来抑制该闩锁效应发生，但是这种方法同时必会带来开启电压升高，增加IGBT芯片面积，降低电流密度，影响最终产品性能，并增加芯片成本。因此，这些现有的措施并不能有效，的抑制IGBT器件的闩锁现象。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本技术目的在于提出一种平面型绝缘栅双极晶体管，以解决上述现有技术存在的闩锁效应的技术问题。为此，本技术提出一种平面型绝缘栅双极晶体管，包括为半导体材料的基底，和设于所述基底表面上的发射区以及栅区；所述基底包括衬底，形成于所述衬底上的阱区，和位于所述阱区上的源区，以及形成于所述阱区中的掺杂区；所述发射区包括绝缘介质层，和设于所述绝缘介质层中的发射电极，所述发射电极与所述掺杂区相连；所述发射电极包括用于减小空穴电流路径、提高空穴接触面积的纵深电极和接触电极层；所述接触电极层由所述纵深电极中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方。优选地，本技术的绝缘栅双极晶体管还可以具有如下技术特征：所述纵深电极将所述基底上所述源区贯穿；所述接触电极层的扩展至所述源区下方的部分与所述源区接触，并与所述掺杂区相接触。所述阱区包括第一阱区和第二阱区，所述掺杂区设置于所述第一阱区与所述第二阱区连接处。所述纵深电极将所述基底上的所述源区贯穿，并纵深至所述第一阱区的所述掺杂区处，与所述掺杂区相连；所述接触电极层的扩展至所述源区下方的部分与所述源区接触。所述纵深电极将所述基底上的所述源区贯穿；所述接触电极层的扩展至所述源区下方的部分与所述源区接触，并与所述掺杂区相接触。所述接触电极层的扩展至所述阱区中的部分的接触面为平面、曲面、球面或扇面。本技术与现有技术对比的有益效果包括：本技术的平面型绝缘栅双极晶体管通过将发射电极设置成纵深电极和接触电极层，接触电极层由纵深电极中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方，本技术通过上述设置增大了发射电极与阱区的接触面积，直至位于所述源区的下方，来降低空穴电流路径在阱区的运动路径，使得空穴更容易被搜集，从而降低掺杂区与源区之间的电势差，使得源区与掺杂区之间的PN结很难打开，从根本上抑制闩锁效应的发生，这样既能很大程度上改善器件闩锁效应的产生，又不影响器件其他电学特性。且工艺简单，可实现性强，能够从根本上抑制闩锁现象的产生，极大的提升器件的安全工作区，改善器件性能。附图说明图1是传统的绝缘栅双极晶体管结构示意图；图2是本技术具体实施方式一的绝缘栅双极晶体管结构示意图；图3是本技术具体实施方式二的绝缘栅双极晶体管结构示意图；图4是本技术具体实施方式一和二的制作工艺示意图一；图5是本技术具体实施方式一和二的制作工艺示意图二；图6是本技术具体实施方式一和二的制作工艺示意图三；图7是本技术具体实施方式一和二的制作工艺示意图四；图8是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图五；图9是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图六；图10是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图七；图11是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图八；图12是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图九；图13是本技术具体实施方式一的制作工艺示意图十；图14是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图五；图15是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图六；图16是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图七；图17是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图八；图18是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图九；图19是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图十；图20是本技术具体实施方式二的制作工艺示意图十一；具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。如图1所示，为传统的IGBT的结构示意图，包括：1-集电极；2-背面P+注入区；3-N-漂移区；4-绝缘介质层；5-多晶硅栅；6-P阱区；7，N+源区；8-正面P+注入区(掺杂区)；9-发射电极。当IGBT器件正常工作情形下，空穴由背面P+注入区发出，流经N-漂移区，进入P阱区，最终被正面P+注入区收集。当部分空穴进入P阱区时，从N+源区正下方经过流入正面P+注入区时，当大量空穴电流在该路径通过时，由于存在一定电阻，会与上方N+源区形成电势差，当该电势差值大于0.7V时，该处PN结触发，空穴电流直接由N+源区流出，大量电子由N+源区注入，电流迅速增大不再受栅极控制，造成IGBT闩锁发生，直至器件损坏。严重制约器件SOA(SafeOperationArea)能力。实施例一：如图2所示，本实施例提供了一种平面型绝缘栅双极晶体管，包括衬底，该衬底为N型的，为图示出的N-漂移区3，在位于衬底正面表面包括依次由下至上的绝缘介质层4、多晶硅栅层5和最上面的绝缘介质层，衬底正面表面包括发射区以及栅区，在背面表面上设有集电区，集电区包括集电极1和背面P+注入区2；衬底中设有阱区6、掺杂区8和源区7，衬底、阱区、掺杂区和源区构成基底。发射区包括绝缘介质层，和设于绝缘介质层中的发射电极9，发射电极与掺杂区相连；发射电极包括用于减小空穴电流路径、提高空穴接触面积的纵深电极91和接触电极层92；所述接触电极层92由所述纵深电极91中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方。本实施例中，纵深电极将基底上的源区贯穿；接触电极层扩展至源区下方的部分与源区接触，并与掺杂区相接触。接触电极层的扩展至所述阱区中的部分的接触面为球面，当然，本领域技术人员可以根据实际情况将接触面为平面、曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面型绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括为半导体材料的基底，和设于所述基底表面上的发射区以及栅区；所述基底包括衬底，形成于所述衬底上的阱区，和位于所述阱区上的源区，以及形成于所述阱区中的掺杂区；所述发射区包括绝缘介质层，和设于所述绝缘介质层中的发射电极，所述发射电极与所述掺杂区相连；所述发射电极包括用于减小空穴电流路径、提高空穴接触面积的纵深电极和接触电极层；所述接触电极层由所述纵深电极中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方。

【技术特征摘要】
1.一种平面型绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括为半导体材料的基底，和设于所述基底表面上的发射区以及栅区；所述基底包括衬底，形成于所述衬底上的阱区，和位于所述阱区上的源区，以及形成于所述阱区中的掺杂区；所述发射区包括绝缘介质层，和设于所述绝缘介质层中的发射电极，所述发射电极与所述掺杂区相连；所述发射电极包括用于减小空穴电流路径、提高空穴接触面积的纵深电极和接触电极层；所述接触电极层由所述纵深电极中心处外延扩展至所述阱区中，直至位于所述源区的下方。2.如权利要求1所述的平面型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述纵深电极将所述基底上所述源区贯穿；所述接触电极层的扩展至所述源区下方的部分与所述源区接触，并与所述掺杂区相接触。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振中，颜剑，和魏巍，汪之涵，孙军，
申请(专利权)人：深圳基本半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44