[发明专利]一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

说明书

本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法，该晶体管包括基底、沟槽栅结构、发射区、绝缘埋层、接触区、层间介质层、发射极导电层及导电连接部，其中，基底设有依次层叠的集电区、场截止层、漂移层及基区，绝缘埋层位于基区内且在发射区下方，并与沟槽栅结构间隔预设距离。本发明一方面通过在发射区下方增加绝缘埋层，阻挡空穴电流流经发射区和基区，从而使得PN结正偏变得非常困难，防止PN结正偏带来的闩锁效应；另一方面通过贯穿绝缘埋层的接触孔，使得发射极导电层连接至P型基区形成槽型发射极，深槽发射极可以缩短空穴流经路径，加速抽取空穴，实现良好的关断特性。所以本发明不仅可以提升IGBT的抗闩锁能力，而且还能提升器件的关断能力。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结合了金属氧化物半导体型场效应管(MOS)电压控制和双极结型晶体管(BJT)电导调制电流的特性，具有输入阻抗高、开关损耗小、速度快、电压驱动功率小等特点，广泛地应用于电力输变送、高速列车牵引、工业驱动、清洁能源等诸多领域。IGBT由于寄生的PNPN结构极易导致闩锁效应而失效，所以限制了某些领域的使用。

现有沟槽型IGBT在垂直方向上依次设有N+有源区、P型基区、N-漂移层和P+集电区，由于N+有源区、P型基区、N-漂移层和P+集电区组成的寄生PNPN结构，当集电极电流很大时，集电极电流通过基极电阻产生的压降使得P型基区和N+有源区组成的PN结正向导通时，电流就不再经过沟道，而是直接由P型基区流向发射极，栅电极失去对IGBT的控制，电流急剧上升，电压减小，器件失效。此时PNP管和NPN的电流放大系数之和α_PNP+α_NPN＝1，通常把这种现象称之为闩锁效应，为了改善器件的闩锁效应，通常考虑减小α_PNP和α_NPN，目前比较常用的方法是增加N+有源区下方P型基区的浓度，减小P型基区体电阻，从而提升IGBT闩锁能力。但是N+有源区下方P型基区浓度不能一直增加，如果浓度太大会补偿掉N+有源区，会对器件的开启有影响，所以P型基区体电阻一直存在，虽然能减小，但是无法消除，所以当空穴电流持续增大时，仍然会导致PN结正偏从而发生闩锁效应。因此，通过减小基区电阻的方式来改善闩锁的能力有限。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管及其制作方法，用于解决现有技术中难以消除闩锁效应的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管，包括：

基底，设有自下而上依次层叠的集电区、场截止层、漂移层及基区；

至少两个间隔设置的沟槽栅结构，所述沟槽栅结构由所述基区的上表面贯穿所述基区并延伸进所述漂移层中；

发射区，位于所述基区的上表层，且与所述沟槽栅结构邻接；

绝缘埋层，位于所述基区内且在所述发射区下方，并与所述沟槽栅结构间隔预设距离；

接触区，位于所述基区内且在所述绝缘埋层下方；

层间介质层，位于所述沟槽栅结构及所述发射区上；

发射极导电层，位于所述层间介质层上；

导电连接部，贯穿所述层间介质层、所述发射区及所述绝缘埋层并延伸至所述接触区，所述发射极导电层通过所述导电连接部与所述接触区电连接；

其中，所述集电区、所述基区及所述接触区为第一导电类型，所述场截止层、所述漂移层及所述发射区为第二导电类型，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。

可选地，所述绝缘埋层与所述发射区邻接，并与所述接触区邻接。