[实用新型]双极栅低电压功率器件用外延片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体元件，特别是涉及一种双极栅低电压功率器件用外延片。 

背景技术

如图1所示，外延片是用气相、液相、分子束等方法在基质衬底(即基板3)上生长的半导体单晶薄层(即外延层4)的晶片。外延片具有减小集电极串联电阻，以降低饱和压降与功耗等功能。目前大量使用的同质外延片中，基板3和外延层4的主体构成的元素均为硅。 

在外延片的生产过程中，存在着普遍的自掺杂现象。自掺杂是由于热蒸发或者化学发应的副产物对衬底的腐蚀，使衬底中的硅和杂质进入气相，改变了气相中的掺杂成分和浓度，从而导致了外延层4中的杂质实际分布偏离理想情况，这种现象称为自掺杂效应。按产生的原因，自掺杂可分为气相自掺杂、固相外扩散及系统自掺杂。气相自掺杂的掺杂物主要来自晶圆的背面和边缘固相外扩散；固相外扩散的掺杂物主要来自衬底的扩散，掺杂物在衬底与外延层4的接触面由衬底扩散至外延层4；系统自掺杂的掺杂物来自气体晶片，石墨盘和反应炉腔体等外延片生产装置的内部。 

如图1所示，外延片的结构包含基板3和外延层4。由于基板3中掺杂的离子扩散从外延层4与基板3的接触面扩散至外延层4，在外延层4上形成了基板-外延过渡区41，因此外延层4往往包括基板-外延过渡区41和只有外延掺杂离子或仅混有少量可忽略不计的基板3中离子的纯外延层4。 

外延片掺杂剂主要有N型元素及P型元素。N型元素包括砷元素、锑元素和磷元素；P型元素主为硼元素。随着终端电子产品的发展，若基板3的掺杂浓度越高则电阻率越低从而可以使得经过集成电路设计后功耗更低。在N型元素中，依据不同离子的物理特性，磷元素被选作可以不断加重掺杂的掺杂剂，但是随着衬底中掺杂剂浓度的越来越大，外延工艺中的自掺杂效应也越来越严重。自掺杂效应会导致外延层4电阻率均匀性变差和基板-外延过渡区41变宽，为了消除这一影响，满足后道客户集成电路设计要求，常规的做法是加厚外延层4，但这样做会使外延层4在后道设计中功耗变大，反过来又与当初增加基板3掺杂剂浓度使得 功耗变小的目的相悖，不利于总功耗的降低。 

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种双极栅低电压功率器件用外延片，解决了外延的电阻率均匀性变差以及因自掺杂现象导致基板-外延过渡区变宽的问题。 

为实现上述目的，本实用新型提供一种双极栅低电压功率器件用外延片，所述双极栅低电压功率器件用外延片的材质为硅，所述双极栅低电压功率器件用外延片为层状结构，自下至上依次为基板、第一外延层和第二外延层。 

进一步地，所述基板的掺杂元素为硼或磷。 

优选地，所述第一外延层的掺杂元素为砷原子或锑原子。 

进一步地，所述第二外延层的掺杂元素为硼或磷。 

优选地，所述第一外延层的厚度为3～4μm。 

进一步地，所述第二外延层的厚度为1～4μm。 

如上所述，本实用新型涉及的双极栅低电压功率器件用外延片，克服了基板的自掺杂效应对外延层电阻率均匀性变差和基板-外延过渡区变宽的不利影响，实现了外延层和衬底的低能耗。 

附图说明

图1显示为现有技术中外延片的结构示意图。 

图2显示为本实用新型双极栅低电压功率器件用外延片的结构示意图。 

元件标号说明 

1第一外延层 

2第二外延层 

3基板 

4外延层 

41过渡区 

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。 

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。