[發(fā)明專利]EMPT-TI-IGBT器件的結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310085535.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN103839988A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱陽軍;張文亮;胡愛斌;趙佳;吳振興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所;上海聯(lián)星電子有限公司;江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及一種EMPT-TI-IGBT器件的結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

VDMOS器件的背面是N型半導(dǎo)體，屬于單極器件，開關(guān)速度快，但是隨著耐壓的增加，器件的導(dǎo)通壓降迅速增大。IGBT器件的背面是P型半導(dǎo)體，在導(dǎo)通時(shí)P型集電極會(huì)注入大量的空穴，從而發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，降低了導(dǎo)通壓降。但另一方面由于注入了大量少子，器件關(guān)斷時(shí)需要將過剩的少子復(fù)合掉，這導(dǎo)致器件關(guān)斷較慢。且由于集電極短路，導(dǎo)致空穴注入效率相比傳統(tǒng)IGBT結(jié)構(gòu)要低，所以需要增加漂移區(qū)的載流子濃度，增加電導(dǎo)調(diào)制作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低器件導(dǎo)通壓降的EMPT-TI-IGBT器件的結(jié)構(gòu)及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種EMPT-TI-IGBT器件的結(jié)構(gòu)，包括漂移區(qū)、平面型柵極、柵氧、發(fā)射區(qū)、包圍在發(fā)射區(qū)下部將發(fā)射區(qū)與漂移區(qū)隔開的基區(qū)、重?fù)诫s區(qū)、位于漂移區(qū)下方的微穿通區(qū)、相間分布引出集電極的集電區(qū)和短路區(qū)、及位于基區(qū)與漂移區(qū)之間的載流子減速層，所述發(fā)射區(qū)和重?fù)诫s區(qū)分別與發(fā)射極連接，所述發(fā)射區(qū)和載流子減速層分別與柵極連接，所述柵極通過柵氧與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。

進(jìn)一步地，所述柵極為平面柵，位于半導(dǎo)體表面，柵氧與半導(dǎo)體中間有通過熱氧化生長(zhǎng)形成的二氧化硅薄層一起將柵極與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。

進(jìn)一步地，所述柵極為平面柵，也可位于溝槽內(nèi)部，通過熱氧化生長(zhǎng)在溝槽側(cè)壁的柵氧與底部的二氧化硅薄層一起將柵極與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。

一種EMPT-TI-IGBT器件的制備方法，包括：制備載流子減速層和制備微穿通區(qū)。

所述制備載流子減速層包括：

增加光刻工藝，通過掩膜定義N型區(qū)域；

通過離子注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)或第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)后，擴(kuò)散形成載流子減速層；

制作柵結(jié)構(gòu)，并在形成的載流子減速層內(nèi)制作基區(qū)與發(fā)射區(qū)。

所述制備載流子減速層包括：

制作柵結(jié)構(gòu)后進(jìn)行基區(qū)注入；

注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)或第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)后擴(kuò)散形成載流子減速層；

在形成的載流子減速層內(nèi)形成基區(qū)與發(fā)射區(qū)。

所述制備微穿通區(qū)包括：在P型襯底上外延一層微穿通區(qū)。

所述制備微穿通區(qū)包括：先用N型襯底半導(dǎo)體作為漂移區(qū)，然后減薄后從背面注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)并擴(kuò)散形成微穿通區(qū)。

所述制備微穿通區(qū)包括：先完成器件的正面工藝，將硅片從背面減薄后，從背面注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)并擴(kuò)散形成微穿通區(qū)。

本發(fā)明提供的EMPT-TI-IGBT器件，有效增加了EMPT-TI-IGBT導(dǎo)通時(shí)漂移區(qū)的載流子濃度，從而減低了EMPT-TI-IGBT器件的導(dǎo)通壓降。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的EMPT-TI-IGBT器件的平面型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的EMPT-TI-IGBT器件的溝槽型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種EMPT-TI-IGBT器件的結(jié)構(gòu)，包括漂移區(qū)106、柵極101、柵氧102、發(fā)射區(qū)104、包圍發(fā)射區(qū)104下部將發(fā)射區(qū)104與漂移區(qū)106隔開的基區(qū)103、重?fù)诫s區(qū)105、位于漂移區(qū)106下方的微穿通區(qū)107、相間分布引出集電極的集電區(qū)108和短路區(qū)109、及位于基區(qū)103與漂移區(qū)106之間的載流子減速層110，發(fā)射區(qū)104和重?fù)诫s區(qū)105與發(fā)射極連接，發(fā)射區(qū)104和載流子減速層110與柵極101連接，柵極101為平面柵，位于半導(dǎo)體表面，柵極101通過柵氧102與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。

參見圖2，柵極101也可位于溝槽內(nèi)部，通過熱氧化生長(zhǎng)在溝槽側(cè)壁的柵氧102與底部的二氧化硅薄層一起將柵極101與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。

本發(fā)明還提供了EMPT-TI-IGBT器件的制備方法，與傳統(tǒng)IGBT的制備方法基本相似，只是增加了載流子減速層和微穿通區(qū)的制作工藝：

其中，載流子減速層110的制備，有兩種方案：

方案一、工藝開始增加一次光刻工藝，通過掩膜定義N型區(qū)域，然后通過離子注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)或第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)后，擴(kuò)散形成載流子減速層110，最后再進(jìn)行傳統(tǒng)IGBT工藝，制作柵極101和柵氧102，并在形成的載流子減速層110中制作基區(qū)103與發(fā)射區(qū)104。