无闩锁侧向IGBT装置、制造方法及器件制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无闩锁侧向IGBT装置、制造方法及器件，包括形成在衬底上方的漂移区、形成在衬底上方的体区、形成在漂移区内的第一阱区、形成在第一阱区中的集电极区、形成在体区中的发射极区、形成在体区中的第一体接触部，位于集电极区和发射极区之间的第一栅极，形成在衬底上方的第二阱区，形成在第二阱区中的漏极区，其中漏极区和发射极区彼此电连接，形成在第二阱区中的源极区，其中源极区和第一体接触部彼此电连接，以及位于漏极区和源极区之间的第二栅极，其中第二栅极和第一栅极彼此电连接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
无闩锁侧向IGBT装置、制造方法及器件


[0001]本专利技术涉及一种侧向绝缘栅双极晶体管(IGBT)装置、制造方法及器件，并且在特定实施例中，涉及无闩锁侧向IGBT装置。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，IGBT器件已广泛用于大电流应用中。IGBT器件是一种具有高输入阻抗和大双极载流能力的开关器件。IGBT器件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)的特性，分别获得了高输入阻抗和低饱和电压容量。IGBT器件的MOSFET部分提供高输入阻抗。IGBT器件的BJT部分提供大的双极电流承载能力。IGBT器件能够以低栅极驱动损耗处理大集电极
‑
发射极电流。
[0003]可以用具有MOSFET、PNP晶体管和NPN晶体管的简化等效电路来构造IGBT器件。PNP晶体管的集电极连接到NPN晶体管的基极。NPN晶体管的集电极连接到PNP晶体管的基极。MOSFET的漏极耦合到NPN晶体管的集电极。MOSFET的源极连接到NPN晶体管的发射极。一个IGBT器件具有三个端子，即集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。IGBT器件的集电极端子连接到PNP晶体管的发射极。IGBT器件的栅极端子连接到MOSFET的栅极。IGBT器件的发射极端子连接到NPN晶体管的发射极。代表体区电阻的电阻器连接在NPN晶体管的基极和发射极之间。代表漂移区电阻的电阻器连接在MOSFET的漏极和NPN晶体管的集电极之间。
[0004]在操作中，栅极端用于控制IGBT器件的开/关。当在栅极端施加控制电压，并且控制电压大于IGBT器件的开通阈值时，在IGBT器件的集电极端和发射极端之间建立电流通路。另一方面，当施加到栅极端的控制电压小于IGBT器件的阈值时，IGBT器件相应地关断。
[0005]IGBT器件的NPN晶体管是寄生晶体管。IGBT器件的NPN晶体管和PNP晶体管可以组成晶闸管。如果NPN晶体管意外导通，可能会发生闩锁。一旦IGBT器件处于闩锁状态，栅极端子就不再对流过IGBT器件的电流进行任何控制，并且IGBT器件不能被栅极端子关断。闩锁发生后，过大的功耗可能会损坏IGBT器件。闩锁是一种非常不希望的工作状态。希望有一个简单可靠的电路来避免闩锁。

技术实现思路

[0006]通过提供无闩锁侧向IGBT器件的本公开的优选实施例，这些和其他问题通常得到解决或规避，并且通常实现技术优势。
[0007]根据一个实施例，一种装置包括具有第一导电性的衬底、形成在衬底上方的具有第二导电性的漂移区、形成在衬底上方的具有第一导电性的体区、形成在漂移区内的具有第二导电性的第一阱区，在第一阱区中形成具有第一导电性的集电极区，在体区中形成具有第二导电性的发射极区，在体区中形成具有第一导电性的第一体接触部，位于集电极区和发射极区之间的第一栅极，形成在衬底上方的具有第一导电性的第二阱区，形成在第二阱区中的具有第二导电性的漏极区，其中漏极区和发射极区彼此电连接，形成在第二阱区中的具有第二导电性的源极区，其中源极区和第一体接触部彼此电连接，和位于漏极区与
源极区之间的第二栅极，其中第二栅极与第一栅极彼此电连接。
[0008]根据另一个实施例，一种方法包括在具有第一导电性的衬底上方形成具有第二导电性的漂移区，在漂移区中形成具有第一导电类型的体区，在漂移区内形成具有第二导电性的第一阱区，具有第一导电性的体区和具有第一导电性的第二阱区，在阱区中形成具有第一导电性的集电极区，在体区中形成具有第二导电性的发射极区，在第二阱区中形成具有第二导电性的漏极区和具有第二导电性的源极区，其中漏极区和发射极区彼此电连接，在集电极区和发射极区之间形成第一栅极，并在漏极区和源极区之间形成第二栅极，其中第二栅极与第一栅极彼此电连接。
[0009]根据又一个实施例，一种器件包括形成在漂移层上方的第一集电极区、栅极区和第二集电极区，其中栅极区从第一集电极区定向到第二集电极区，以交替方式形成在漂移层上方的多个发射极/漏极区和多个源极/体区，其中第一集电极区和具有多个发射极/漏极区的发射极区形成上IGBT单元，第二集电极区和具有多个发射极/漏极区的发射极区形成下IGBT单元，并且具有多个发射极/漏极区的漏极区和具有多个源极/体区的源极区形成NMOS晶体管，其中漏极区和发射极区彼此电连接。
[0010]前述已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下公开的详细说明。下文将描述本公开的附加特征和优点，其形成本公开权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不背离所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
[0011]为了更完整地理解本专利技术及其优点，现结合附图参考以下说明，其中：
[0012]图1示出了根据本公开的各种实施例的无闩锁IGBT器件的简化截面图；
[0013]图2示出了根据本公开的各种实施例的图1中所示的无闩锁IGBT器件的等效电路图；
[0014]图3示出了根据本公开的各种实施例的图1中所示的无闩锁IGBT器件的布局的第一实施方式的简化顶视图；
[0015]图4示出了根据本公开的各种实施例的图1中所示的无闩锁IGBT器件的布局的第二实施方式的简化顶视图；和
[0016]图5示出了根据本公开的各种实施例的用于形成图1中所示的无闩锁IGBT器件的方法的流程图。
[0017]除非另有说明，不同附图中的对应数字和符号通常指对应的部分。绘制这些图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0018]下面详细讨论当前优选实施例的制作和使用。然而，应该理解的是，本公开提供了许多可以体现在各种特定上下文中的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅用于说明制作和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。
[0019]将针对特定背景中的实施例描述本公开，即无闩锁侧向IGBT器件。然而，本公开的
实施例也可以应用于各种IGBT器件(例如，纵向IGBT器件)。在下文中，将参照附图详细说明各种实施例。
[0020]图1示出了根据本公开的各种实施例的无闩锁IGBT器件的简化截面图。无闩锁IGBT器件100包括衬底102、第一层104、形成在第一层104上方的漂移层106、体区113、第一阱111和第二阱112。无闩锁IGBT器件100还包括形成在第一阱111中的集电极区116、形成在体区113中的发射极区、形成在体区113中的第一体接触部118、第一栅极介电层134、第一栅极124、第一浅沟槽隔离(STI)区132和第二STI区136。无闩锁IGBT器件100还包括形成在第二阱112中的漏极区156、形成在第二阱112中的源极区154、形成在第二阱112中的第二体接触部158、第二栅极介电层164和第二栅极162。
[0021]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：具有第一导电性的衬底；形成在所述衬底上方的具有第二导电性的漂移区；形成在所述衬底上方的具有所述第一导电性的体区；形成在所述漂移区内的具有所述第二导电性的第一阱区；形成在所述第一阱区中的具有所述第一导电性的集电极区；形成在所述体区中的具有所述第二导电性的发射极区；形成在所述体区中的具有所述第一导电性的第一体接触部；位于所述集电极区和所述发射区之间的第一栅极；形成在所述衬底上方的具有所述第一导电性的第二阱区；形成在所述第二阱区中的具有所述第二导电性的漏极区，其中所述漏极区和所述发射极区彼此电连接；形成在所述第二阱区中的具有所述第二导电性的源极区，其中所述源极区和所述第一体接触部彼此电连接；和位于所述漏极区与所述源极区之间的第二栅极，其中所述第二栅极与所述第一栅极彼此电连接。2.如权利要求1所述的装置，进一步包括：形成在所述第二阱区中具有所述第一导电性的第二体接触部，其中所述第二体接触部和所述源极区彼此电连接。3.如权利要求1所述的装置，进一步包括：延伸到所述漂移区的浅沟槽隔离(STI)区。4.如权利要求3所述的装置，其中：所述第一栅极部分位于所述STI区域上方。5.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一导电性为p型；和所述第二导电性为n型。6.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一栅极定向为第一方向；和所述第二栅极定向为与第一方向正交的第二方向。7.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一栅极定向为第一方向；和所述第二栅极定向为与第一方向平行的第二方向。8.如权利要求1所述的装置，其中：所述集电极区、所述发射极区和所述第一栅极构成侧向IGBT器件；和所述漏极区、所述源极区和所述第二栅极形成MOSFET器件，其中通过选择MOSFET器件与侧向IGBT器件的沟道宽度比，以防止侧向IGBT器件进入闩锁工作状态。9.一种方法，包括：在具有第一导电性的衬底上形成具有第二导电性的漂移区；在所述衬底上方形成具有所述第二导电性的第一阱区、具有所述第一导电性的体区和
具有所述第一导电性的第二阱区，其中所述第一阱区被所述漂移区围绕；在所述第一阱区中形成具有所述第一导电性的集电极区、在所述体区中形成具有所述第二导电性的发射极区、在所述第二阱区中形成具有所述第二导电性的漏极区和具有所述第二导电性的源极区，其中所述漏极区与所述发射极区彼此电连接；在所述集电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：林中，黄金彪，
申请(专利权)人：伏达半导体合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：