绝缘栅双极型晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

【技术实现步骤摘要】
绝缘栅双极型晶体管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法
。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极型晶体管
(Insulated Gate Bipolar Transistor
，
IGBT)
，是由双极型三极管
(BJT)
和绝缘栅型场效应管
(MOS)
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，即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
。
[0003]IGBT
在导通时，发射区和集电区都会向漂移区注入大量空穴，增加器件的电导率，降低导通损耗
。
但在
IGBT
关断时，注入的大量空穴使得载流子无法快速消除，从而形成电流拖尾的现象，导致
IGBT
存在较大的关断能量损耗
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法，以解决现有技术中
IGBT
关断能量损耗较大的问题
。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括：集电区，集电区具有相对的第一表面和第二表面；至少一个掺杂区，每个掺杂区与第一表面接触
,
且多个掺杂区间隔设置；漂移区，漂移区位于掺杂区远离集电区的一侧，漂移区具有远离掺杂区的第三表面，掺杂区的掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度；至少一个超级结，超级结沿第三表面贯穿至漂移区中，漂移区的部分位于掺杂区与超级结之间，其中，漂移区和掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型
。
[0006]进一步地，掺杂区的掺杂浓度沿第一方向递增，第一方向为第三表面指向第一表面的方向
。
[0007]进一步地，掺杂区至少部分位于超级结与集电区之间
。
[0008]进一步地，掺杂区在第一表面上的投影与第一表面重合
。
[0009]进一步地，超级结沿第一方向延伸
。
[0010]进一步地，还包括：第二掺杂区，第二掺杂区位于集电区与掺杂区之间，第二掺杂区为第二掺杂类型
。
[0011]根据本专利技术的另一方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管的制作方法，包括以下步骤：提供基底；在基底的一侧形成至少一个掺杂区；在掺杂区远离基底的一侧形成漂移区，漂移区具有远离掺杂区的第三表面，且掺杂区的掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度；在漂移区中形成至少一个超级结，超级结沿第三表面贯穿至漂移区中，漂移区的部分位于掺杂区与超级结之间；在基底远离漂移区的一侧形成集电区，集电区具有相对的第一表面和第二表面，掺杂区与第一表面接触，其中，漂移区和掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区
为第二掺杂类型
。
[0012]进一步地，形成掺杂区的步骤包括：采用气相外延工艺在基底的一侧形成掺杂区
。
[0013]进一步地，形成超级结的步骤包括：在漂移区的第三表面设置图形化掩模板，基于图形化掩模板在漂移区中形成超级结；或在漂移区的第三表面形成图形化掩模层，基于图形化掩模层形成超级结，并去除图形化掩模层
。
[0014]进一步地，还包括：在第三表面生长外延层；在外延层中形成发射区，发射区与集电区的掺杂类型相同
。
[0015]应用本专利技术的技术方案，提供一种绝缘栅双极型晶体管，该晶体管包括集电区
、
至少一个掺杂区
、
漂移区以及至少一个超级结，其中，集电区具有相对的第一表面和第二表面，每个掺杂区与第一表面接触，且多个掺杂区间隔设置，漂移区位于掺杂区远离集电区的一侧，漂移区具有远离掺杂区的第三表面，掺杂区的掺杂浓度高于漂移区的掺杂浓度，超级结沿第三表面贯穿至漂移区中，漂移区的部分位于掺杂区与超级结之间，其中，漂移区和掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型
。
通过在超级结的下方设置掺杂区，能够降低晶体管的正向导通电压，并设置该掺杂区与集电区进行接触，减少了集电区涌入漂移区的空穴数量，进而能够降低漂移区中少数载流子的存储量，改善电流拖尾现象，从而降低
IGBT
器件关断能量损耗
。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0017]图1示出了根据本专利技术实施例提供的一种绝缘栅双极型晶体管的实施例的结构示意图；
[0018]图2示出了根据本专利技术实施例提供的一种绝缘栅双极型晶体管的形成方法中，形成掺杂区的和漂移区后基体的剖面示意图；
[0019]图3示出了在图2所示的漂移区中形成深槽后基体的剖面示意图；
[0020]图4示出了在图3所示的漂移区中形成超级结后基体的剖面示意图；
[0021]图5示出了在图4所示的漂移区第三表面上形成外延层后基体的剖面示意图；
[0022]图6示出了在图5所示的外延层中形成栅槽后基体的剖面示意图；
[0023]图7示出了在图6所示的栅槽中形成栅氧化层和栅极后基体的剖面示意图；
[0024]图8示出了在图7所示的外延层中形成掺杂阱后基体的剖面示意图；
[0025]图9示出了在图8所示的外延层中形成发射区后基体的剖面示意图；
[0026]图
10
示出了在图9所示的外延层远离漂移区的一侧形成介质层和发射极金属后基体的剖面示意图；
[0027]图
11
示出了在图
10
所示的基底远离漂移区的一侧形成集电区后基体的剖面示意图；
[0028]图
12
示出了在图
11
所示的集电区远离漂移区的一侧形成集电极金属后基体的剖面示意图
。
[0029]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0030]1、
基底；
2、
漂移区；
3、
超级结；
4、
外延层；
5、
栅氧化层；
6、
栅极；
7、
掺杂阱；
8、
发射
区；
9、
介质层；
10、
发射极金属；
11、
集电区；
12、
集电极金属；
13、
掺杂区；
101、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，包括：集电区，所述集电区具有相对的第一表面和第二表面；至少一个掺杂区，每个所述掺杂区与所述第一表面接触，且多个所述掺杂区间隔设置；漂移区，所述漂移区位于所述掺杂区远离所述集电区的一侧，所述漂移区具有远离所述掺杂区的第三表面，所述掺杂区的掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度；至少一个超级结，所述超级结沿第三表面贯穿至所述漂移区中，所述漂移区的部分位于所述掺杂区与所述超级结之间，其中，所述漂移区和所述掺杂区为第一掺杂类型，所述超级结和所述集电区为第二掺杂类型
。2.
根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述掺杂区的掺杂浓度沿第一方向递增，所述第一方向为所述第三表面指向所述第一表面的方向
。3.
根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述掺杂区至少部分位于所述超级结与所述集电区之间
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述掺杂区在所述第一表面上的投影与所述第一表面重合
。5.
根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述超级结沿第一方向延伸
。6.
根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，还包括：第二掺杂区，所述第二掺杂区位于所述集电区与所述掺杂区之间，所述第二掺杂区为第二掺杂类型
。7.

【专利技术属性】
技术研发人员：祁金伟，张耀辉，卢烁今，
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：