[發明專利]高效率溝槽式絕緣柵雙極型晶體管IGBT

有效

• 申請號: 201310029360.X
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103094331A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 關仕漢;呂新立
• 申請（專利權）人: 淄博美林電子有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/10
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

高效率溝槽式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，屬于半導體器件制造技術領域。

背景技術

傳統N型溝槽式IGBT的外延層有兩層如圖2所示，第一層外延緩沖層為緩沖層（Buffer?Layer），摻雜比較濃，阻止反向高壓時空乏區擴充至重摻P型襯底P⁺Substrate。第二層外延漂移層為漂移區域（Drift?region）摻雜濃度低，主要功能是支持反向高壓。所以在平面IGBT?制程中通道RJ部位的電阻較高，導通電流時IGBT整體的飽和電壓VCE_sat較高，因而導通時的效率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠有效地解決現有技術正向導通時電阻大，效率低的問題的高效率溝槽式絕緣柵雙極型晶體管IGBT。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該高效率溝槽式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，包括主體P+Substrate、在主體P+Substrate上方的第一層外延緩沖層、在第一層外延緩沖層上方的第二層外延漂移層、P型區P-body、多晶硅和多晶硅外周的溝槽，其特征在于：在第二層外延漂移層上方增設包括N層、P型區P-body區域在內的第三層外延層。

外延層摻雜濃度為第一層外延緩沖層濃度為2×10¹⁵-2×10¹⁶個最濃，第二層外延漂移層濃度為2×10¹³-2×10¹⁴個最淡，第三層外延層濃度為2×10¹⁴-1×10¹⁵個濃度介于第一層外延緩沖層與第二層外延漂移層之間。

溝槽為穿透N⁺和P型區P-body在N層內結構。

溝槽為穿通N⁺、P型區P-body和N層結構。

本發明是在第二層外延漂移層上增加第三層外延層，其第三層外延層摻雜濃度要高于第二層外延漂移層小于第一層外延緩沖層，這樣就可降低漂移區域（Drift?region）的電阻,導通電流時IGBT整體的飽和電壓VCE_sat會減小，因而提升導通時的效率。

因為第三層外延層摻雜的濃度比第二層外延漂移層摻雜的濃度高，在正向導通時，可以提高在P型區P-body/N-EPI區域中的電洞（空穴）、hole及電子（Electronic）載子（Carrier）的濃度，因而有效降低漂移區（Drift?region）的電阻，增強導電的功能，降低飽和電壓VCE_sat增加正向通電的效率。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、采用三層外延技術，有效地降低飽和電壓VCE_sat，增加正向通電的效率10—30%；

2、上述描述的P通道溝槽式IGBT的說明，可以把P與N互換，則可適用在N通道平面式IGBT的結構而達到P-IGBT相應的效果；

3、本發明亦適用于其它高壓元件相類似的架構。

附圖說明

圖1是穿通N⁺和P型區P-body結構的溝槽式IGBT結構示意圖。

圖2是現有技術穿通N⁺和P型區P-body的溝槽式IGBT結構示意圖。

圖3是穿通N⁺和P型區P-body和N層的溝槽式IGBT結構示意圖。

圖4是現有技術穿通N⁺和P型區P-body和N層的溝槽式IGBT結構示意圖。

其中：1、主體P+Substrate??2、第一層外延緩沖層??3、第二層外延漂移層??4、P型區P-body??5、第三層外延層??6、溝槽??7、多晶硅??8、硼磷硅玻璃BPSG??9、鋁層AL。

具體實施方式

圖1和圖3是本發明的最佳實施例。下面結合附圖1和圖3對本發明高效率溝槽式絕緣柵雙極型晶體管IGBT做進一步描述。

實施例1????溝槽6穿通N⁺和P型區P-body?4在N層內結構