绝缘栅双极晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种绝缘栅双极晶体管，所述绝缘栅双极晶体管的元胞结构呈正六角形形状或正方形形状。本实用新型专利技术所提供的绝缘栅双极晶体管，由于其元胞结构呈正六角形形状或正方形形状，因此，单位元胞内垂直导电沟道区的面积占单位元胞总面积的比值较大，从而使得器件的导通电阻较小；而且，采用正六角形形状或正方形形状作为绝缘栅双极晶体管的元胞结构，能够使得各元胞更紧密地结合，从而使得电流分布更均匀，还能提高器件的表面利用率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件制作工艺
，更具体地说，涉及一种绝缘栅双极晶体管。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(InsulateGate Bipolar Transistor, IGBT)，兼具电力晶体管(Giant Transistor, GTR)和场效应晶体管(MOSFET)的多项优点，具有良好的特性。其作为新型电力半导体器件的主要代表，被广泛应用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空等领域。由于IGBT器件的电流容量与其沟道宽度成正比，因此，在设计时应使能承受大电流的IGBT具有尽可能大的沟道宽度。而为了增大器件的沟道宽度，通常在有限的芯片面积上把一个大器件分成数量很多的小器件，并把所述多个小器件并联起来，其中，每一个小器件称为IGBT的一个单元或元胞。IGBT元胞结构的不同极大地影响着器件的性能参数，如元胞结构的不同可影响导通电阻，而导通电阻又决定了器件的导通电流和功率损耗。现有工艺中常见的IGBT的元胞结构为条状结构，参考图1、图2和图3，图1示出了现有工艺中常见的IGBT条状元胞结构的俯视图，图中示出了发射极区1、栅极区2、连接发射极区1的接触孔3 ；图2和图3分别为平面栅型和沟槽栅型IGBT条状元胞结构的剖面示意图，图2中栅极区5位于漂移区4 上，故这种结构称为平面栅型IGBT，图3中栅极区6位于漂移区7内，所述栅极区6的形成是以在漂移区7内形成沟槽为前提的，故此种结构称为沟槽栅型IGBT。无论是哪种栅结构的IGBT，由于其元胞结构均为条状，故其导通电阻较大。除此之外，具有条状元胞结构的IGBT，其一般需要有较长的接触孔来连接发射极区，因此，易于造成电流的分布不均勻，而如果采用分散的小孔来连接发射极区，则势必会出现接触不到的发射极区，从而造成闩锁现象。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种绝缘栅双极晶体管，该晶体管具有较小的导通电阻，且能使得电流分布更均勻。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案一种绝缘栅双极晶体管，该绝缘栅双极晶体管的元胞结构呈正六角形形状或正方形形状。优选的，所述绝缘栅双极晶体管的元胞结构成蜂窝状排列。优选的，所述绝缘栅双极晶体管为平面栅型绝缘栅双极晶体管或沟槽栅型绝缘栅双极晶体管。优选的，所述绝缘栅双极晶体管为贯通型绝缘栅双极晶体管或非贯通型绝缘栅双极晶体管。优选的，所述绝缘栅双极晶体管为N沟道绝缘栅双极晶体管或P沟道绝缘栅双极晶体管。从上述技术方案可以看出，本技术所提供的绝缘栅双极晶体管，其上的元胞结构呈正六角形形状或正方形形状，具有正六角形形状或正方形形状的元胞结构的绝缘栅双极晶体管，其单位元胞内垂直导电沟道区的面积占单位元胞总面积的比值较大，即单位元胞内不能流过电流的无效面积占单位元胞总面积的比值较小，因此，导通电阻较小。除此之外，采用正六角形形状或正方形形状作为绝缘栅双极晶体管的元胞结构， 能够使得各元胞更紧密地结合，从而使得电流分布更均勻，还能提高器件的表面利用率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中常见的一种IGBT条状元胞结构的俯视图；图2为现有技术中平面栅型IGBT条状元胞结构的剖面示意图；图3为现有技术中沟槽栅型IGBT条状元胞结构的剖面示意图；图4为本技术所提供的IGBT正六角形元胞结构的俯视图；图5为本技术所提供的IGBT正方形元胞结构的俯视图；图6为本技术所提供的平面栅型IGBT的剖面结构示意图；图7为本技术所提供的沟槽栅型IGBT的剖面结构示意图；图8为本技术所提供的IGBT正六角形元胞的排列方式示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术所提供的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其元胞结构呈正六角形形状或正方形形状。参考图4和图5，两图分别为本技术所提供的两种不同形状的IGBT元胞结构的俯视图，图4中示出了正六角形的元胞结构，图中栅极区8和发射极区9均为正六角形形状，接触孔10为正方形形状，且栅极区8连接栅极G，接触孔10连接发射极E ；图5中示出了正方形的元胞结构，图中栅极区11、发射极区12和接触孔13均为正方形形状，且栅极区11连接栅极G，接触孔13连接发射极E。本技术所提供的IGBT，使其元胞结构呈正六角形形状或正方形形状，此种结构的优点为可以降低器件的导通电阻，具体理由如下以正六角形元胞结构为例进行说明，参考图4和图8，在一个单位元胞内，设Acell为一个元胞的总面积(包括图8所示一个正六角形元胞内的面积及元胞外面积的一半)，当IGBT器件中各元胞按特定的方式排列好后，其元胞的总面积也就一定了 ；设Ach为元胞中垂直导电沟道区的面积(对应图4中发射极区9的面积)；设A'为元胞边角结合处不能流过电流的无效面积(对应图4中栅极区8 的面积)。元胞中垂直导电沟道区的面积Ach越大，则器件的导通电阻越小，在元胞总面积 Acell —定的情况下，Ach越大，无效面积A'就越小，因此，A'与Acell的比值越小，器件的导通电阻就越小。根据几何计算可知，对于正六角形的结构，有A' /Acell = 0. 0233 ；对于正方形的结构，有A' /Acell = 0.0529 ；对于正三角形的结构，有A' /Acell = 0. 0988 ；对于圆形结构，有A' /Acell = 0. 1027。因此，采用正六角形或正方形作为IGBT器件的元胞形状，相比正三角形和圆形来说，可降低器件的导通电阻。除此之外，在设计IGBT的元胞结构时，正三角形元胞会由于电场集中而导致源漏击穿电压的降低，因此，这种结构不可取；而圆形元胞又会使得IGBT器件的表面利用率降低，故本技术所提供的IGBT，不仅具有较小的导通电阻，而且元胞结构结合紧密，电流分布均勻，器件的表面利用率较高。本技术所提供的IGBT，可以为沟槽栅型IGBT，也可以为平面栅型IGBT。参考图6，图6为平面栅型IGBT的剖面结构示意图，该平面栅型IGBT包括漂移区17 ；位于漂移区17内的基区16 ；位于基区16内的发射极区15，所述发射极区15通过接触孔19与发射极E (金属)相连；位于漂移区17正面上的栅极区14，所述栅极区14连接栅极G ；位于漂移区17背面的集电极区18。参考图7，图7为沟槽栅型IGBT的剖面结构示意图，图中示出了漂移区20，位于漂移区20内的基区21及位于漂移区20内的栅极区22，该栅极区22的形成是以在漂移区20内形成沟槽为前提的，因此，这种结构的IGBT称为沟槽栅型IGBT。图6和图7所示结构均为非贯通型IGBT，当然，本技术所提供的IGBT也可以为贯通型IGBT，当其为贯通型IGBT时，则需要在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于，所述绝缘栅双极晶体管的元胞结构呈正六角形形状或正方形形状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳，朱阳军，孙宝刚，卢烁今，左小珍，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：实用新型
国别省市：11