[發明專利]IGBT器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201210426232.4
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103794645B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 胡愛斌;朱陽軍;盧爍今;王波;吳振興;田曉麗;趙佳;陸江
• 申請（專利權）人: 上海聯星電子有限公司;中國科學院微電子研究所;江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明實施例公開了一種IGBT器件，該IGBT器件的N型基極區背面的依次設置有第一N型緩沖層、第二N型緩沖層和第三N型緩沖層，其中所述第一N型緩沖層的摻雜雜質為第五主族元素離子，且所述第一N型緩沖層的雜質濃度大于N型基極區的雜質濃度，所述第二N型緩沖層的摻雜雜質為第六主族元素離子，且所述第二N型緩沖層的雜質濃度大于N型基極區的雜質濃度，并小于所述第一N型緩沖層的雜質濃度，所述第三N型緩沖層的摻雜雜質為第五主族元素離子，且所述第三N型緩沖層的雜質濃度大于第一N型緩沖層的雜質濃度。三個緩沖層可以分別獨立優化IGBT器件的相關特性，獲得更好的導通和關斷的折中曲線，進而優化IGBT的開關特性，從而提高了IGBT的器件的整體性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，更具體地說，涉及一種IGBT器件及其制作方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT）是由雙極型三極管（BJT）和絕緣柵型場效應管（MOSFET）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管（即巨型晶體管，簡稱GTR）的低導通壓降兩方面的優點，由于IGBT具有驅動功率小而飽和壓降低的優點，目前IGBT作為一種新型的電力電子器件被廣泛應用到各個領域。

現有常規的IGBT器件采用區熔單晶硅襯底制備。在阻斷條件下，其電場在N型基極區內為三角形的分布，則其阻斷電壓隨著N型基極區厚度增大而增大，而隨著N型基極區厚度增大，其正向導通壓降也會增大，且所述IGBT器件的關斷時間也會增加，因此，常規的IGBT器件的性能并不理想。

另外，還有一種電場阻斷型IGBT器件，與常規的IGBT器件相比，電場阻斷型IGBT器件在集電區與基極區之間設置有N型緩沖層，以作為電場阻擋層，可以在相同的阻斷電壓下減小N型基極區的厚度，從而可以降低正向導通壓降和關斷時間，但是電場阻斷型IGBT器件還是不夠理想。

發明內容

本發明實施例提供了一種IGBT器件及其制作方法，以提高IGBT器件的性能。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種IGBT器件，包括：

N型基極區和位于所述N型基極區正面的柵極結構和源極結構；

位于所述N型基極區背面的第一N型緩沖層，所述第一N型緩沖層的摻雜雜質為第五主族元素離子，且所述第一N型緩沖層的雜質濃度大于N型基極區的雜質濃度；

位于所述第一N型緩沖層表面上的第二N型緩沖層，所述第二N型緩沖層的摻雜雜質為第六主族元素離子，且所述第二N型緩沖層的雜質濃度大于N型基極區的雜質濃度，并小于所述第一N型緩沖層的雜質濃度；

位于所述第二N型緩沖層表面上的第三N型緩沖層，所述第三N型緩沖層的摻雜雜質為第五主族元素離子，且所述第三N型緩沖層的雜質濃度大于第一N型緩沖層的雜質濃度；

位于所述第三N型緩沖層表面上的集電極結構。

優選的，所述第一N型緩沖層的摻雜雜質為P離子或As離子或Sb離子。

優選的，所述第一N型緩沖層的雜質濃度為1e15/cm³~5e16/cm³，且所述第一N型緩沖層的厚度為0.1μm~2.0μm。

優選的，所述第二N型緩沖層的摻雜雜質為O離子或S離子或Se離子或Te離子。

優選的，所述第二N型緩沖層的雜質濃度為1e12/cm³~1e15/cm³，且所述第二N型緩沖層的厚度為1.0μm~20μm。

優選的，所述第三N型緩沖層的摻雜雜質為P離子或As離子或Sb離子。