一种绝缘栅双极性晶体管结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种绝缘栅双极性晶体管结构及其制备方法。包括：集电极结构，包括底部集电极，位于底部集电极上方的P++集电极区和位于P++集电极区上方的N+缓冲层；漂移区，位于N+缓冲层的上方，其中，漂移区中有超结结构，超结结构为沿着第三维z方向依次交替放置的多根第一掺杂立柱和多根第二掺杂立柱；表面结构，位于漂移区上方，其中，表面结构包括P基区、浮空P基区、设置在P基区中的沟槽栅极以及P+发射极区和N+发射极区、以及设置在浮空P基区、沟槽栅极和P+发射极区和N+发射极区上方的顶部发射极，其中，P+发射极区与N+发射极区交替放置在垂直于平面的第三维z方向上。本发明专利技术的IGBT结构能够抑制集电极偏置感应势垒降低效应，提升器件工作能力。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘栅双极性晶体管结构及其制备方法
本专利技术属于功率半导体器件
，具体地，涉及一种绝缘栅双极性晶体管(即IGBT)结构及其制备方法。
技术介绍
绝缘栅双极性晶体管(IGBT)结合了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和双极结型晶体管(BJT)的优势，既有MOSFET器件电压驱动、高输入阻抗和开关速度快的特点，又有BJT导通压降低和电流驱动能力强的特点，因而广泛应用在能源转换、机车牵引、工业变频、汽车电子和消费电子等领域，是电力电子领域重要核心器件之一。图1所示为现有沟槽栅IGBT结构，该结构包含三个电极：底部集电极C(10)、顶部发射极E(8)和栅极G(9)。其内部包括：由N+发射极区1、P型基区2和N-漂移区4构成的NMOS，由顶部P+发射极区3、P型基区2、N-漂移区4、N+缓冲区5和底部P++集电极区6构成的宽基区双极结型晶体管PNP，以及中间浮空P型基区2a。器件栅结构是由沟槽栅电极9和栅介质层7组成。栅极9电压高于器件阈值电压时，NMOS导通，电流由N+发射极区1进入N-漂移区4，给下方宽基区PNP晶体管提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，包括：/n集电极结构，包括底部集电极，位于所述底部集电极上方的P++集电极区和位于所述P++集电极区上方的N+缓冲层；/n漂移区，位于所述N+缓冲层的上方，其中，所述漂移区中有超结结构，所述超结结构为沿着第三维z方向依次交替放置的多根第一掺杂立柱和多根第二掺杂立柱；/n表面结构，位于所述漂移区上方，其中，所述表面结构包括P基区、浮空P基区、设置在所述P基区中的沟槽栅极以及P+发射极区和N+发射极区、以及设置在所述浮空P基区、所述沟槽栅极和所述P+发射极区和N+发射极区上方的顶部发射极，其中，所述P+发射极区与所述N+发射极区交替放置在垂直于平面的所述...

【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，包括：
集电极结构，包括底部集电极，位于所述底部集电极上方的P++集电极区和位于所述P++集电极区上方的N+缓冲层；
漂移区，位于所述N+缓冲层的上方，其中，所述漂移区中有超结结构，所述超结结构为沿着第三维z方向依次交替放置的多根第一掺杂立柱和多根第二掺杂立柱；
表面结构，位于所述漂移区上方，其中，所述表面结构包括P基区、浮空P基区、设置在所述P基区中的沟槽栅极以及P+发射极区和N+发射极区、以及设置在所述浮空P基区、所述沟槽栅极和所述P+发射极区和N+发射极区上方的顶部发射极，其中，所述P+发射极区与所述N+发射极区交替放置在垂直于平面的所述第三维z方向上。


2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，所述第一掺杂立柱为P型立柱，所述第二掺杂立柱为N型立柱。


3.根据权利要求1和权利要求2所述的绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，所述漂移区内每一所述N型立柱与一所述N+发射极区相对应，每一所述P型立柱与一所述P+发射极区相对应。


4.根据权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，所述绝缘栅双极性晶体管结构还包括：
隔离介质层，设置在所述顶部发射极下方；
栅介质，包围所述沟槽栅极。


5.根据权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管结构，其特征在于，所述N+发射极区、所述P基区与所述N型立柱构成输入NMOS结构。


6.一种制备绝缘栅双极性晶体管结构的方法，包括：
制备衬底；
在所述衬底的正面形成漂移区，所述漂移区中有超结结构，所述超结结构为沿着第三维z方向依次交替放置的多根第一掺杂立柱和多根第二掺杂立柱；
在所述漂移区上方形成表面结构，所述表面结构包括P基区、浮空P基区、设置在所述P基区中的沟槽栅极以及P+发射极区和N+发射极区、以及设置在所述浮空P基区、所述沟槽栅极和所述P+发射极...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，宋李梅，韩郑生，杜寰，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11