[發明專利]平面型絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法有效

申請號：	201310347729.1	申請日：	2013-08-09
公開（公告）號：	CN103413825A	公開（公告）日：	2013-11-27
發明（設計）人：	劉劍	申請（專利權）人：	上海北車永電電子科技有限公司
主分類號：	H01L29/739	分類號：	H01L29/739;H01L29/36;H01L21/331
代理公司：	上海一平知識產權代理有限公司 31266	代理人：	成春榮;竺云
地址：	201203 上海市浦***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	平面絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，特別涉及一種平面型絕緣柵雙極型晶體管技術。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，IGBT）是新型電力半導體器件具有代表性的平臺器件，主要應用于新能源、機車牽引、智能電網、高壓變頻器等領域。通過電力半導體器件對電能進行變換及控制，節能效果可達10%-40%。在全球氣候變暖的背景下，IGBT器件應用技術是被公認的實現全球能效和二氧化碳減排目標的最佳綜合性方法之一。

常規的平面型IGBT器件單元的正面俯視圖如圖1所示，圖中柵極和發射極通孔之間的區域中，實線箭頭表示電子電流的通道，虛線箭頭表示空穴電流的通道。沿圖1中表示的A-A’位置剖出的平面型IGBT器件單元的剖面圖如圖2所示，其包含N型襯底1，柵極6，發射極5，P+集電極8（重摻雜P型離子的集電極），P型阱2，重摻雜的N型區3，提高栓鎖（Latch-up）的重摻雜P型區4。

在IGBT器件工作時，電子電流和空穴電流的通道如圖2所示。其中空穴電流流經重摻雜的N型區3下方，被發射極吸收。由于發射極和重摻雜的N型區3始終處于零電位，因此，空穴電流和重摻雜的N型區3下方P型區域（由P型阱2和重摻雜P型區4共同組成）摻雜電阻的存在，會導致圖2所示區域3位置的N型區3和其下方的P型區域存在一個電位差。當空穴電流增加時，特別是IGBT器件關斷時，該電位差可能會大于0.7V，導致P/N節開啟，器件栓鎖，從而熱擊穿，引起IGBT器件失效。

本發明的發明人發現，根據IGBT器件栓鎖失效原理，從正面俯視圖（圖1）中可以看出，由于IGBT器件單元的四個角位置的空穴電流通道較長（比四個平行邊），因此栓鎖失效最容易發生。而且，雖然圖2中的重摻雜P型區4在一定程度上可以緩解器件栓鎖的發生，但是隨著IGBT器件電流能力需求的增大，其幫助作用越來越小。IGBT器件的SOA越來越受限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種平面型絕緣柵雙極型晶體管及其制造方法，能夠有效抑制平面型絕緣柵雙極型晶體管單元所有角的位置發生的閂鎖現象，從而大幅度的提升器件的安全工作區，改善器件的性能。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種平面型絕緣柵雙極型晶體管，包括至少一個單元，每個該單元的正面具有至少三個角；

每個該單元包括位于第一半導體類型襯底中的第二半導體類型阱、第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區；

該第一半導體類型摻雜區和該第二半導體類型摻雜區位于上述阱中，且該第一半導體類型摻雜區和該第二半導體類型摻雜區的摻雜濃度比該阱的濃度高；

每個該單元中至少有一個上述角包含一個角區域，該角區域包含該角的頂點，且該角區域與上述第二半導體類型摻雜區具有重疊區域；

上述第一半導體類型摻雜區不包含該角區域。

本發明的實施方式還公開了一種平面型絕緣柵雙極型晶體管的制造方法，平面型絕緣柵雙極型晶體管包括至少一個單元，每個該單元的正面具有至少三個角，每個該單元的制作方法包括以下步驟：

提供第一類型半導體襯底；

生成位于該襯底中的第二半導體類型阱；

生成第一半導體類型摻雜區和第二半導體類型摻雜區，其中，

該第一半導體類型摻雜區和該第二半導體類型摻雜區位于上述阱中，該第一半導體類型摻雜區和該第二半導體類型摻雜區的摻雜濃度比該阱的濃度高，并且