超级结绝缘栅双极型晶体管制造技术

本发明专利技术公开了一种本发明专利技术实施例提供了一种超级结绝缘栅双极型晶体管，包括沿第一方向依次设置的集电极、集电区、漂移区、外延层、阱区和发射极，以及，栅极和超级结区，所述栅极设置在所述阱区和外延层内，所述漂移区具有沿第一方向依次设置的第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域与集电区之间，其中，所述超级结区设置在所述第一区域，所述第二区域设置有离子注入区，所述离子注入区能够调控所述第二区域底部的少子寿命，且所述离子注入区与所述超级结区、集电区无直接接触。本发明专利技术实施例提供的一种超级结绝缘栅双极型晶体管，降低了超结IGBT关断过程中的电流拖尾、加速了器件的关断过程。器件的关断过程。器件的关断过程。

【技术实现步骤摘要】
超级结绝缘栅双极型晶体管


[0001]本专利技术特别涉及一种超级结绝缘栅双极型晶体管，属于晶体管


技术介绍

[0002]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。本案专利技术人提供的一种超级结IGBT的器件结构图1所示，其中，1是P
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集电区，2是N
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漂移区，3是P型超级结区，4是外延层，5是栅氧化层，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，受制于双极性器件电导调制效应，超级结IGBT在关断过程中存在电流拖尾问题，而电流拖尾会导致器件具有较大的关断能量损耗。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种超级结绝缘栅双极型晶体管，从而克服现有技术中的不足。
[0004]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：
[0005]本专利技术实施例提供了一种超级结绝缘栅双极型晶体管，包括沿第一方向依次设置的集电极、集电区、漂移区、外延层、阱区和发射极，以及，栅极和超级结区，所述栅极设置在所述阱区和外延层内，
[0006]所述漂移区具有沿第一方向依次设置的第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域与集电区之间，其中，所述超级结区设置在所述第一区域，所述第二区域设置有离子注入区，所述离子注入区能够调控所述第二区域的少子寿命，且所述离子注入区与所述超级结区、集电区无直接接触。
[0007]与现有技术相比，本专利技术实施例提供的一种超级结绝缘栅双极型晶体管，通过氢注入工艺对超级结区下方的区域进行少子寿命调控，降低了少数载流子存储效应，从而降低超结IGBT关断过程中的电流拖尾、加速了器件的关断过程，最终实现了降低关断损耗的目的。
附图说明
[0008]图1是本案专利技术人提供的一种现有超级结IGBT的器件的结构示意图；
[0009]图2是本案专利技术对IGBT关断拖尾的载流子分布的分析测试结果；
[0010]图3是本专利技术实施例1中提供的一种超级结绝缘栅双极型晶体管的结构示意图；
[0011]图4是本专利技术实施例2中提供的一种超级结绝缘栅双极型晶体管的结构示意图；
[0012]图5是本专利技术实施例3中提供的一种超级结绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。
具体实施方式
[0013]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。
[0014]本专利技术实施例中设计的术语解释：
[0015]GTR：电力晶体管按英文Giant Transistor
‑‑
GTR，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor
‑
BJT)，所以有时也称为Power BJT；但其驱动电路复杂，驱动功率大。
[0016]MOSFET：金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
SemiconductorField
‑
Effect Transistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field
‑
effect transistor)。MOSFET依照其
″
通道
″
(工作载流子)的极性不同，可分为
″
N型
″
与
″
P型
″
的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET。
[0017]IGBT：绝缘栅双极型晶体管((Insulated Gate Bipolar Transistor))，是由BJT(双极型三极管)和MOS(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，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
[0018]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。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
[0019]本专利技术实施例提供了一种超级结绝缘栅双极型晶体管，包括沿第一方向依次设置的集电极、集电区、漂移区、外延层、阱区和发射极，以及，栅极和超级结区，所述栅极设置在所述阱区和外延层内，
[0020]所述漂移区具有沿第一方向依次设置的第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域与集电区之间，其中，所述超级结区设置在所述第一区域，所述第二区域设置有离子注入区，所述离子注入区能够调控所述第二区域的少子寿命，且所述离子注入区与所述超级结区、集电区无直接接触。
[0021]在一具体实施方式中，所述离子注入区为通过对所述漂移区进行氢离子注入后形成的，所述离子注入区的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度。
[0022]在一具体实施方式中，所述离子注入区的氢掺杂浓度为1E16
‑
1E18，经测试发现，在该掺杂浓度条件下可以实现对漂移区内超级结下方区域进行少数载流子寿命控制(即前述的少子寿命)，而若掺杂浓度过大或过小则不利于进行少数载流子寿命控制。
[0023]在一具体实施方式中，所述离子注入区于第一方向上的厚度为(0.2
‑
0.8)H，H为所述超级结区与集电区于第一方向上的垂直距离。
[0024]在一具体实施方式中，所述离子注入区与超级结区于第一方向上的垂直距离为(0.1
‑
0.4)H，优选为0.25H。
[0025]在一具体实施方式中，所述漂移区内设置有多个超级结区，多个所述超级结区于第二方向上间隔设置，所述离子注入区至少对应设置在所述超级结区于第一方向上的第一正投影区域，和/或，所述离子注入区对应设置在多个超级结区之间的间隙于第一方向上的第二正投影区域，所述第二方向与第一方向呈角度设置。
[0026]在一具体实施方式中，所述漂移区内设置有一个离子注入区，所述离子注入区连续设置在所述第一正投影区域和第二正投影区域。
[0027]在一具体实施方式中，所述漂移区内设置有多个离子注入区，多个所述离子注入
区沿第二方向间隔设置，其中，多个所述离子注入区均设置在所述第一正投影区域，每一离子注入区与一超级结区相对应，或者，多个所述离子注入区均设置在所述第二正投影区域，每一离子注入区与相邻两个超级结区之间的间隙相对应，或者，多个所述离子注入区中的部分设置在所述第一正投影区域，其余部分设置在所述第二正投影区域。
[0028]在一具体实施方式中，相邻两个所述离子注入区于第二方向上的最小间距为0.1H，最大间距为5H。
[0029]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级结绝缘栅双极型晶体管，包括沿第一方向依次设置的集电极、集电区、漂移区、外延层、阱区和发射极，以及，栅极和超级结区，所述栅极设置在所述阱区和外延层内，其特征在于：所述漂移区具有沿第一方向依次设置的第一区域和第二区域，所述第二区域位于所述第一区域与集电区之间，其中，所述超级结区设置在所述第一区域，所述第二区域设置有离子注入区，所述离子注入区能够调控所述第二区域的少子寿命，且所述离子注入区与所述超级结区、集电区无直接接触。2.根据权利要求1所述的超级结绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述离子注入区为通过对所述漂移区进行氢离子注入后形成的，所述离子注入区的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度。3.根据权利要求2所述的超级结绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述离子注入区的氢掺杂浓度为1E16
‑
1E18。4.根据权利要求1所述的超级结绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述离子注入区于第一方向上的厚度为(0.2
‑
0.8)H，H为所述超级结区与集电区于第一方向上的垂直距离；优选的，所述离子注入区与超级结区于第一方向上的垂直距离为(0.1
‑
0.4)H。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的超级结绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述漂移区内设置有多个超级结区，多个所述超级结区于第二方向上间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁金伟，卢烁今，张耀辉，
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：