低关断电流拖尾的超级结IGBT及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种低关断电流拖尾的超级结IGBT及其制作方法。所述超级结IGBT包括集电区、漂移区、外延层和阱区；漂移区内分布有超级结结构，超级结结构包含柱状结构；阱区上部形成有发射极，外延层和阱区内分布有栅极，每一发射极环绕相应的一个栅极的上部电性隔离设置，每一栅极的下部进入外延层；集电区下端与集电极电性结合；集电区、阱区、柱状结构均是第一导电类型的，漂移区、外延层、发射极均是第二导电类型的；柱状结构下端还与第二导电类型的高掺杂区电接触，高掺杂区分布在漂移区内且与集电区无接触。本发明专利技术提供的超级结IGBT降低了关断电流拖尾，进而降低了关断能量损耗。进而降低了关断能量损耗。进而降低了关断能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
低关断电流拖尾的超级结IGBT及其制作方法


[0001]本专利技术涉及表面改性
，尤其涉及一种低关断电流拖尾的超级结IGBT及其制作方法。

技术介绍

[0002]IGBT是英文单词Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，即绝缘栅双极型晶体管。从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，优点就是用电压控制，饱和压降小，耐压高。可以应用于电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。而且IGBT不用机械按钮，它是由计算机控制的。
[0003]超级结IGBT作为新一代高速IGBT设计技术，其优异的电学性能已经获得实验验证。例如，一种超级结IGBT的器件结构如图1所示，其中，1是P
‑
集电区，2是N
‑
漂移区,3是P型超级结的柱状结构，4是外延层，5是栅氧层，6是栅极，7是P阱区，8是N+发射极，9是介质层，10是发射极金属，11是P+集电极，12是集电极金属。
[0004]IGBT器件卓越的正向导通能力得益于器件漂移区的电导调制机理，上述物理机理在器件漂移区2积累了大量的少数载流子。当IGBT关断时，漂移区2的少子逐渐消失，并形成拖尾电流。显然，上述拖尾电流延长了IGBT的关断过程，从而增大了关断损耗。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低关断电流拖尾的超级结IGBT及其制作方法，以降低超结IGBT关断过程中的电流拖尾，最终实现降低关断损耗的目的。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种低关断电流拖尾的超级结IGBT，包括从下向上依次设置的集电区、漂移区、外延层和阱区；所述漂移区内分布有多个超级结结构，所述超级结结构包括柱状结构，所述柱状结构自漂移区上端向漂移区内部延伸但与集电区无直接接触；所述阱区上部形成有多个发射极，所述外延层和阱区内分布有多个栅极，每一发射极环绕相应的一个栅极的上部设置且与栅极电性隔离，每一栅极的下部进入外延层但与漂移区无直接接触；所述集电区下端与集电极电性结合；所述集电区、阱区、柱状结构均是第一导电类型的，所述漂移区、外延层、发射极均是第二导电类型的；所述柱状结构下端还与第二导电类型的高掺杂区电性接触，所述高掺杂区分布在漂移区内且与集电区无直接接触。
[0008]第二方面，本专利技术还提供一种上述超级结IGBT的制作方法，包括：
[0009]在衬底的上端面上生长漂移区，所述衬底是第一导电类型的；
[0010]在漂移区的上端面上开设多个深槽，并在每一深槽内沿底端至开口方向依次形成高掺杂区、柱状结构；
[0011]在漂移区上生长外延层；
[0012]在外延层的上端面上开设多个栅槽，并在每一栅槽内壁上形成栅氧层，之后在每一栅槽内填充第二导电类型的多晶硅，从而形成栅极；
[0013]至少将外延层的上部转化为阱区；
[0014]将阱区上部的多个区域转化为多个发射极，并使每一发射极环绕栅极上部设置；
[0015]在阱区上端面上设置多个绝缘介质层，其中每一绝缘介质层将相应一个栅极的上端面完全掩盖；
[0016]在阱区上端面上设置发射极金属，并使发射极金属与发射极电性结合；以及
[0017]在衬底的下端面上依次设置集电极和集电极金属。
[0018]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0019]本专利技术所提供的低关断电流拖尾的超级结IGBT，利用设置于超级结的柱状结构下端的高掺杂区加速器件关断过程中的载流子复合速率，进而实现了降低超级结器件关断时的电流拖尾的效果，达到降低关断能量损耗的目的。
[0020]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一典型实施案例提供的现有技术中的一种超级结IGBT的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术一典型实施案例提供的超级结IGBT的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的整体流程示意图；
[0024]图4是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0025]图5是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的另一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0026]图6是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0027]图7是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0028]图8是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0029]图9是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0030]图10是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0031]图11是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0032]图12是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0033]图13是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0034]图14是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图；
[0035]图15是本专利技术一典型实施案例提供的制作方法的又一步骤中的超级结IGBT器件结构示意图。
[0036]附图标记说明：1、集电区；2、漂移区；3、柱状结构；4、外延层；5、栅氧层；6、栅极；7、阱区；8、发射极；9、绝缘介质层；10、发射极金属；11、集电极；12、集电极金属；13、高掺杂区；
[0037]101、第一光阻层；102、深槽；103、栅槽；104、第二光阻层。
具体实施方式
[0038]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0039]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0041]如图2所示，本专利技术实施例提供的一种低关断电流拖尾的超级结IGBT，包括从下向上依次设置的集电区1、漂移区2、外延层4和阱区7；所述漂移区2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低关断电流拖尾的超级结IGBT，包括从下向上依次设置的集电区、漂移区、外延层和阱区；所述漂移区内分布有多个超级结结构，所述超级结结构包括柱状结构，所述柱状结构自漂移区上端向漂移区内部延伸但与集电区无直接接触；所述阱区上部形成有多个发射极，所述外延层和阱区内分布有多个栅极，每一发射极环绕相应的一个栅极的上部设置且与栅极电性隔离，每一栅极的下部进入外延层但与漂移区无直接接触；所述集电区下端与集电极电性结合；所述集电区、阱区、柱状结构均是第一导电类型的，所述漂移区、外延层、发射极均是第二导电类型的；其特征在于：所述柱状结构下端还与第二导电类型的高掺杂区电性接触，所述高掺杂区分布在漂移区内且与集电区无直接接触。2.根据权利要求1所述的超级结IGBT，其特征在于，所述漂移区的上端面上开设有多个深槽，每一深槽内从下向上依次填充有高掺杂区、柱状结构，所述高掺杂区及柱状结构均与漂移区电性接触。3.根据权利要求1所述的超级结IGBT，其特征在于，所述阱区上端面上开设有多个栅槽，每一栅槽下端伸入外延层，每一栅槽内填充有第二导电类型的多晶硅，所述多晶硅与阱区及外延层之间经栅氧层电性隔离。4.根据权利要求1所述的超级结IGBT，其特征在于，所述阱区至少是由所述外延层的上部区域转化形成。5.根据权利要求1所述的超级结IGBT，其特征在于，所述阱区上端面上还设置有集电极金属，所述集电极金属与集电极电性结合，并且所述集电极金...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁金伟，
申请(专利权)人：深圳市千屹芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：