IGBT器件和制作方法技术

本发明专利技术提供了一种IGBT器件和制作方法，其中，该IGBT器件包括：依次生长的发射区金属层、栅区、N+源区、P+型区、P型体区、N‑漂移区和P型集电区；栅区包括依次生长的栅氧化层、多晶硅栅和栅源隔离区；P型体区包括至少两个硼离子浓度不同的注入区。本发明专利技术通过在P型体区多次注入不同浓度的硼离子，形成多个硼离子浓度不同的注入区，从而在P型体区获得不同阈值电压的注入区，减小了短路电流，提高了IGBT器件的最大短路承受能力。

IGBT devices and fabrication methods

The invention provides an IGBT device and a fabrication method, in which the IGBT device includes: a successively growing emitter metal layer, gate region, N + source region, P + region, P type body region, N drift region and P type collector region; a successively growing gate oxide layer, polycrystalline silicon gate and gate source isolation region; and a P type body region includes at least two implantation regions with different boron ion concentration. By injecting different concentration of boron ions into the P-type body area for many times, the invention forms multiple injection areas with different concentration of boron ions, thereby obtaining injection areas with different threshold voltage in the P-type body area, reducing short-circuit current and improving the maximum short-circuit endurance ability of IGBT devices.

【技术实现步骤摘要】
IGBT器件和制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种IGBT器件和制作方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)，是由BJT(双极型三极管)和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，绝缘栅型场效应管也称金属氧化物半导体三极管(MetalOxideSemiconductorFET，简称MOSFET)，其兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR(电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，成为现代电力电子技术不可或缺的核心器件。但是IGBT器件的短路耐受时间的长短与短路电流的密度的大小密切相关，IGBT的短路耐受能力成为设计和应用中的关键性能之一，短路电流的大小很大程度上影响着IGBT器件的短路耐受能力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种IGBT器件和制作方法，以减小短路电流，提高IGBT器件的最大短路承受能力。第一方面，本专利技术实施例提供了一种IGBT器件，其中，包括：依次生长的发射区金属层、栅区、N+源区、P+型区、P型体区、N-漂移区和P型集电区；栅区包括依次生长的栅氧化层、多晶硅栅和栅源隔离区；P型体区包括至少两个硼离子浓度不同的注入区。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，IGBT器件还包括沟槽，沟槽从P型体区延伸至N-漂移区；沟槽的个数为至少一个，注入区形成于沟槽的两侧。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，沟槽为一个时，沟槽两侧各分别形成有至少一个注入区。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，沟槽为至少两个时，第一个沟槽的左侧形成有至少一个注入区，在第n个沟槽的右侧形成有至少一个注入区，第i个沟槽和第i+1个沟槽的中间形成有至少一个注入区；其中，1≤i≤n-1。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当沟槽为一个，注入区为三个时，沟槽的一侧形成有一个注入区，另一侧形成有两个注入区。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，当沟槽为两个，注入区为三个时，第一个沟槽的左侧形成有一个注入区，第一个沟槽和第二个沟槽的中间形成有一个注入区，第二个沟槽的右侧形成有一个注入区。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，当沟槽为两个，注入区为四个时，第一个沟槽的左侧形成有一个注入区，第一个沟槽和第二个沟槽的中间形成有两个注入区，第二个沟槽的右侧形成有一个注入区。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，IGBT器件还包括N型终止层区和集电极金属区；N型终止层区形成于N-漂移区和P型集电区之间，分别与N-漂移区和P型集电区接触连接；集电极金属区与P型集电区接触连接。第二方面，本专利技术实施例还提供一种IGBT器件的制作方法，其中，包括：获取N型单晶硅；通过光刻和干法刻蚀在N型单晶硅第一表面形成沟槽；在沟槽表面进行扩散氧化，形成栅氧化层；在栅氧化层表面沉积多晶并进行多晶光刻，形成多晶硅栅；在沟槽两侧通过光刻、硼离子注入和扩散推结形成至少两个硼离子浓度不同的注入区；通过光刻和砷离子注入在N型单晶硅第一表面形成N+源区；通过光刻和硼离子注入在N型单晶硅第一表面形成P+型区；在N型单晶硅第一表面沉积硼磷硅玻璃，并对硼磷硅玻璃进行干法刻蚀，形成栅源隔离区；在N型单晶硅第一表面淀积金属形成发射极金属层；对N型单晶硅上与第一表面相对的第二表面进行减薄，并注入磷离子，形成N型终止层区；在第二表面注入硼离子，形成P型集电区；在P型集电区表面淀积金属形成金属集电极层。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，当沟槽包括两个，第一个沟槽左侧形成有一个注入区，第一个沟槽和第二个沟槽中间形成有两个注入区，第二个沟槽右侧形成有一个注入区时；在第一个沟槽和第二个沟槽的两侧分别注入相同浓度的硼离子；将第一个沟槽和第二个沟槽的中间区域划分为两部分，第二部分利用光刻胶作为掩膜，对第一部分进行光刻，并注入浓度为第一浓度的硼离子；第一部分利用光刻胶作为掩膜，对第二部分进行光刻，并注入浓度为第二浓度的硼离子；对第二个沟槽的右侧进行光刻，并注入浓度为第三浓度的硼离子，形成四个浓度不相同的注入区。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种IGBT器件和制作方法，其中，该IGBT器件包括：依次生长的发射区金属层、栅区、N+源区、P+型区、P型体区、N-漂移区和P型集电区；栅区包括依次接触连接的栅氧化层、多晶硅栅和栅源隔离区；P型体区包括至少两个硼离子浓度不同的注入区。本专利技术实施例通过在P型体区多次注入不同浓度的硼离子，形成多个硼离子浓度不同的注入区，从而在P型体区获得不同阈值电压的注入区，减小了短路电流，提高了IGBT器件的最大短路承受能力。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术的上述技术即可得知。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种IGBT器件的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种IGBT器件的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种N型单晶硅的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种栅氧化层形成的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种多晶硅栅形成的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种注入区形成的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种P+型区形成的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种栅源隔离区形成的结构示意图。图标：101-发射区金属层；103-N+源区；104-P+型区；105-P型体区；106-N-漂移区；107-P型集电区；108-N型终止层区；109-集电极金属区；1021-栅氧化层；1022-多晶硅栅；1023-栅源隔离区；1051-第一注入区；1052-第二注入区；1053-第三注入区；1054-第四注入区。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。现有的IGBT器件的短路耐受时间的长短与短路电流的密度的大小密切相关，目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT器件，其特征在于，包括：依次生长的发射区金属层、栅区、N+源区、P+型区、P型体区、N‑漂移区和P型集电区；所述栅区包括依次生长的栅氧化层、多晶硅栅和栅源隔离区；所述P型体区包括至少两个硼离子浓度不同的注入区。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件，其特征在于，包括：依次生长的发射区金属层、栅区、N+源区、P+型区、P型体区、N-漂移区和P型集电区；所述栅区包括依次生长的栅氧化层、多晶硅栅和栅源隔离区；所述P型体区包括至少两个硼离子浓度不同的注入区。2.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件还包括沟槽，所述沟槽从所述P型体区延伸至所述N-漂移区；所述沟槽的个数为至少一个，所述注入区形成于所述沟槽的两侧。3.根据权利要求2所述的IGBT器件，其特征在于，所述沟槽为一个时，所述沟槽两侧各分别形成有至少一个所述注入区。4.根据权利要求2所述的IGBT器件，其特征在于，所述沟槽为至少两个时，第一个所述沟槽的左侧形成有至少一个所述注入区，在第n个所述沟槽的右侧形成有至少一个所述注入区，第i个所述沟槽和第i+1个所述沟槽的中间形成有至少一个所述注入区；其中，1≤i≤n-1。5.根据权利要求3所述的IGBT器件，其特征在于，当所述沟槽为一个，所述注入区为三个时，所述沟槽的一侧形成有一个所述注入区，另一侧形成有两个所述注入区。6.根据权利要求4所述的IGBT器件，其特征在于，当所述沟槽为两个，所述注入区为三个时，第一个所述沟槽的左侧形成有一个所述注入区，第一个所述沟槽和第二个所述沟槽的中间形成有一个所述注入区，第二个所述沟槽的右侧形成有一个所述注入区。7.根据权利要求4所述的IGBT器件，其特征在于，当所述沟槽为两个，所述注入区为四个时，第一个所述沟槽的左侧形成有一个所述注入区，第一个所述沟槽和第二个所述沟槽的中间形成有两个所述注入区，第二个所述沟槽的右侧形成有一个所述注入区。8.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件还包括N型终止层区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王修中，李强，邢文超，孙喆禹，
申请(专利权)人：吉林华微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22