一种功率器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种功率器件，通过在器件电流集中区域的局部调整，去除部分发射区第一类型区，使发射区第一类型区形成间隔分布，消除电子注入，防止发射区第一类型区、沟道区和外延层、集电区第二类型区构成的PN结正向导通，避免了由发射区第一类型区、沟道区、外延层和集电区构成寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本，进一步地，本实用新型专利技术基于SOI衬底的功率器件中，有多种实现形式，可以在实际中灵活使用，涉及到的器件调整只限于局部，大大降低了对器件整体性能的影响，在维持器件原有特性和尺寸的基础上，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种功率器件。 
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种典型功率器件，可以广泛的应用在PDP(plasma display panel)驱动电路中，例如专利CN101179097A，其传统器件结构如图1～图2所示。图1是现有技术中一种IGBT器件的平面示意图，图2是图1沿A-A′的剖面示意图；结合图1和图2，功率器件结构包括：衬底，位于所述衬底中的发射区和集电区，所述衬底由硅衬底1、埋氧层2和N型外延层4组成，所述N型外延层4中形成漂移区，所述发射区由P型沟道区5和发射区NN区14构成，发射区由发射极8引出，所述集电区由集电区PP区12和N型缓冲区11构成，集电区由集电极6引出，栅极17将多晶栅9引出，所述多晶硅9部分位于所述栅氧7上并部分位于所述发射区上，所述多晶硅9与所述发射区通过栅氧13隔离，其中发射区的NN区14、多晶栅9和栅极17呈椭圆环形，所述集电区呈椭圆形。 如图2所示，当IGBT器件工作时，发射极8施加低电压，集电极6施加高电压，当栅极17施加电压大于阈值电压时，沟道区5栅氧表面反型形成沟道，空穴和电子注入漂移区，进行电导调制，形成电流。 图3是现有技术中典型IGBT器件中寄生晶闸管结构，如图3所示，所述IGBT器件内部由发射区的NN区14、P型沟道区5、漂移区和集电区12构成寄生晶闸管结构，发射区的NN区14、P型沟道区5、漂移区构成寄生NPN管Q1，P型沟道区5、漂移区和集电区12构成寄生PNP管Q2、沟道区寄生电阻Rb和 漂移区电阻Rw。当电流在沟道区寄生电阻Rb、漂移区电阻Rw上的压降大于正向PN结(通常0.6V)，器件就进入闩锁状态，电流急剧上升，最终导致器件过热烧毁。因此在器件使用过程中要避免这种状态的发生。 图4是现有技术中典型IGBT器件改进结构，结合图2和图4，在现有技术中，一种改进的抑制寄生晶闸管的技术方案，是在IGBT器件的发射区增加一个深结掺杂区-深结的发射区P+注入区16，以减小沟道区寄生电阻Rb，从而抑制闩锁的发生。 然而，器件在大电流工作状态下，局部区域会出现电流密度过高。图5a是现有技术中SOI衬底一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；图5b是现有技术中SOI衬底另一典型IGBT器件的电流集中平面示意图；结合图1、图5a和图5b所示，设置于沟道区5中的发射区环绕设置于阱区中的集电区，在常见的功率器件中所述集电极区呈椭圆形或多边形，例如八边形，所述沟道区呈环形，与所述阱区相应地呈椭圆环形或多边环形，例如八边环形。 由于椭圆形或多边形及环形的形状，在发射区与所述集电区相应地中间区域上平缓直线区域，所述发射区与所述集电区的尺寸相近，因此电流Ie平行发射，分布平缓，则对应的电流区域100视为电流均匀分布区；而在上下两端部区域，所述发射区与所述集电区的弧度尺寸差别较大，尤其是在上下两顶端处，因此电流Ie呈伞状分散发射，故极易集中在所述集电区的上下两端部区域，尤其是上下两顶端处，则对应的电流区域200和电流区域300视为电流集中分布区。对于电流集中分布区，采用深结的技术方案，不能有效的减小漂移区电阻Rw电阻，该区域成为薄弱环节，大电流下闩锁仍会发生，使器件失效。 在现有技术中IGBT器件内部由发射区的NN区、P型沟道区、漂移区和集电区的PP区构成寄生晶闸管结构，在大电流工作状态下，局部区域会出现电流密度过高，导致该区域成为薄弱环节，发生闩锁，使器件失效。 
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于SOI衬底的功率器件，抑制寄生晶闸管开启，提高了器件在大电流下的抗闩锁能力 为解决上述技术问题，本技术提供了一种功率器件，包括：衬底，在所述衬底中形成有阱区；第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；发射区，设置于所述沟道区中；所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率。 进一步的，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。 进一步的，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。 进一步的，所述发射区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100keV，注入剂量为2E15～8E15/cm2。 进一步的，所述功率器件还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。 进一步的，集电区第一类型区的注入离子为砷离子，注入能量为60～100keV，注入剂量为2E15～8E15/cm2。 进一步的，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。 进一步的，所述发射区第二类型注入区的注入离子为硼离子，注入能量为60～100keV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。 进一步的，所述功率器件还包括场氧、栅氧和多晶栅，所述场氧位于所述沟道区和所述缓冲区之间，所述栅氧位于所述沟道区靠近所述缓冲区的一侧上，所述多晶栅位于所述栅氧和部分场氧上。 进一步的，所述多晶栅的厚度为3000～5000埃。 进一步的，所述栅氧的厚度为150～400埃，所述栅氧的厚度为5000～9000埃。 进一步的，所述集电区第二类型区的注入离子为硼离子，注入能量为60～100keV，注入剂量为1E15～5E15/cm2。 进一步的，所述沟道区的注入离子为硼离子，注入能量为40～100keV，注入剂量为3E13～8E13/cm2。 进一步的，所述载流子包括所述发射区向所述集电区发射的电子，或所述集电区所述向发射区发射的空穴。 进一步的，所述衬底为SOI衬底，包括硅衬底、位于硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的外延层。 进一步的，所述埋氧层的厚度为1～3μm，所述外延层的电阻率为5～10Ω·cm，所述外延层的厚度为7～15μm。 进一步的，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。 进一步的，所述阱区呈椭圆形或多边形，所述沟道区呈环形。 与现有技术相比，本技术具有以下优点： 本技术所述基于SOI衬底的功率器件中，通过在器件电流集中区域的局部调整，去除部分发射区第一类型区，使发射区第一类型区形成间隔分布，消除电子注入，防止发射区第一类型区、沟道区和外延层、集电区第二类型区构成的PN结正向导通，避免了由发射区第一类型区、沟道区、外延层和集电区构成寄生晶闸管开启，由于不需要额外增加工艺步骤，有利于降低工艺成本。 进一步地，本技术基于SOI衬底的功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件，包括：衬底，在所述衬底中形成有阱区；第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；发射区，设置于所述沟道区中；其特征在于，所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，包括：
衬底，在所述衬底中形成有阱区；
第一类型的缓冲区，设置于所述阱区中；
集电区，包括集电区第二类型区，所述集电区设置于所述缓冲区中；
沟道区，设置于所述衬底中，并环绕所述阱区；
发射区，设置于所述沟道区中；
其特征在于，所述集电区流向发射区的电流分为电流均匀分布区和电流集中分布区，在所述电流集中分布区内抑制所述发射区与所述集电区之间发射载流子的效率。
2.如权利要求1所述功率器件，其特征在于，所述发射区包括发射区第一类型区和发射区第二类型区；所述发射区第一类型区间隔分布，并设置于与所述发射区第二类型区相邻，且发射区第一类型区靠近所述集电区一侧。
3.如权利要求2所述的功率器件，其特征在于，所述发射区第一类型区包括一段或者多段，位于沟道区中的电流均匀分布区中。
4.如权利要求2所述的功率器件，其特征在于，还包括集电区第一类型区，所述集电区第一类型区设置于所述集电区的两端，且所述集电区第一类型区与所述发射区第一类型区位置对应相错分布。
5.如权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述发射区包括发射区第二类型注入区，所述发射区第二类型注入区部分设置于所述发射区第二类型区中、并穿透所述沟道区、部分位于所述衬底中。
6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张邵华，俞国强，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：