[发明专利]平面型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种平面型绝缘栅双极型晶体管技术。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是新型电力半导体器件具有代表性的平台器件，主要应用于新能源、机车牵引、智能电网、高压变频器等领域。通过电力半导体器件对电能进行变换及控制，节能效果可达10%-40%。在全球气候变暖的背景下，IGBT器件应用技术是被公认的实现全球能效和二氧化碳减排目标的最佳综合性方法之一。

常规的平面型IGBT器件结构如图1所示，包含：N型衬底1′，栅极6，发射极5，P+集电极8″，P型阱2″，重掺杂的N型掺杂区3′，提高闩锁（Latch-up）的重掺杂的P型掺杂区4″。

在IGBT器件工作时，电子电流和空穴电流的通道如图1所示。其中空穴电流流经重掺杂的N型区3′下方，被发射极5吸收。由于发射极5和重掺杂的N型掺杂区3′始终处于零电位，因此，空穴电流和N型掺杂区3′下方P型区域（由P型阱2″和重掺杂的P型掺杂区4″共同组成）参杂电阻的存在，会导致图1所示区域7位置的重掺杂的N型掺杂区3′和其下方的P型区域存在一个电位差。当空穴电流增加时，特别是IGBT器件关断时，该电位差可能会大于0.7V，导致P/N节开启，器件闩锁，从而导致热击穿，引起IGBT器件的失效。重掺杂的P型掺杂区4″在一定程度上可以缓解器件闩锁的发生，但是随着IGBT器件电流能力需求的增大，其帮助作用越来越小，IGBT器件的安全工作区域（Safe Operation Area）SOA越来越受限。

本发明的发明人发现，为了改善IGBT器件的防闩锁能力，目前主要采取的措施是加强重掺杂的P型掺杂区4″的掺杂浓度，增加IGBT器件面积，并减小电流密度。但是，重掺杂的P型掺杂区4″的掺杂浓度在一定程度上影响IGBT器件的其他电学性能，如开启电压等，因此，加强重掺杂的P型掺杂区4″的掺杂浓度会受到限制。同时，增加IGBT器件面积，降低电流密度，会影响最终产品应用，并增加成本。因此，这些现有的措施并不能有效的抑制IGBT器件的闩锁现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，能够从根本上杜绝闩锁现象产生的可能，极大的提升器件的安全工作区，改善器件性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种平面型绝缘栅双极型晶体管，包括位于第一半导体类型衬底上的第二半导体类型阱、第一半导体类型掺杂区、第二半导体类型掺杂区和将该第一半导体类型掺杂区和该第二半导体类型掺杂区隔开的绝缘介质埋层；

上述第一半导体类型掺杂区和第二半导体类型掺杂区位于上述第二半导体类型阱中；

上述第一半导体类型掺杂区和第二半导体类型掺杂区分别位于上述绝缘介质埋层的两侧；

上述第一半导体类型掺杂区和第二半导体类型掺杂区的掺杂浓度高于上述第二半导体类型阱的掺杂浓度。

本发明的实施方式还公开了一种平面型绝缘栅双极型晶体管的制作方法，包括以下步骤：

提供第一半导体类型衬底；

生成将第一半导体类型掺杂区和第二半导体类型掺杂区隔开的绝缘介质埋层；

生成第二半导体类型阱、第一半导体类型掺杂区和第二半导体类型掺杂区，其中，该第一半导体类型掺杂区和该第二半导体类型掺杂区位于该第二半导体类型阱中，该第一半导体类型掺杂区位和该第二半导体类型掺杂区分别位于绝缘介质埋层的两侧，且该第一半导体类型掺杂区和该第二半导体类型掺杂区的掺杂浓度高于该第二半导体类型阱的掺杂浓度。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在IGBT器件的第一半导体重掺杂区和第二半导体重掺杂区之间形成一层绝缘介质埋层，制造工艺简单，容易实现，成本低，可以将第一半导体重掺杂区和第二半导体重掺杂区分离，使得两种重掺杂区之间的P/N结无法开启，从根本上杜绝IGBT器件发生闩锁现象的可能，因而能极大地提升IGBT器件的安全工作区，改善IGBT器件的性能。而且，绝缘介质埋层和第一半导体类型掺杂区交叠的长度和IGBT器件的电流能力相关，能够适应不同等级的IGBT器件，可以被广泛应用。

进一步地，在衬底上先生成一层绝缘介质埋层，然后再生成第一半导体类型掺杂区，这样先生成的绝缘介质埋层能够在生成第一半导体类型掺杂区时，起到控制第一半导体类型掺杂区范围的作用。