[发明专利]一种具有背注增强结构的IGBT及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体管结构领域，尤其涉及一种具有背注增强结构的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。 

背景技术

IGBT是重要的大功率开关器件，其正向导通压降是IGBT最重要的性能参数之一。与所有的功率开关器件一样，IGBT通态下的电压-电流特性决定着其通态功耗，对于确定电流处理能力及其重要。 

IGBT器件的结构来源于VDMOS(垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)，IGBT器件用P+衬底取代了VDMOS中的N+材料，但其元胞结构仍十分相似。一个NPT-IGBT(非穿通型IGBT)元胞的剖面如图1所示。IGBT元胞区的表面部分包括：与发射极E连接的N+型发射极区101、与发射极E连接的P+型体接触区105，以及围绕P+型体接触区105和发射极E的P型体区102；P+型体接触区105和P型体区102可合称为体区。在P型体区102下方形成N-型漂移区107，在N-型漂移区107的下方形成P+型集电极区106。P+型集电极区106与集电极C连接。栅极G控制集电极C和发射极E之间电流的连通或关断，栅极G与N-型漂移区107、P型体区102、N+型发射极区101之间隔着栅氧化层104。栅极G上覆盖绝缘层103。图1中：P+型集电极区106与N-型漂移区107之间的PN结为第一PN结，P+型体接触区105与N-型漂移区107之间的衬底结为第二PN结。 

对于接通状态下IGBT元胞区的操作进行说明。当发射极E接地时，对集电极C、栅极G施加正电压。从而在P型体区102中通过栅氧化层104面对栅极G的部分反转成N型。因此，电子载流子通过已反转为N型的沟道从N+型 发射极区101向N-型漂移区107注入，并聚集在N-型漂移区107中。当电子载流子在N-型漂移区107中聚集时，N-型漂移区107与P+型集电极区106的接触电势差降低，从而空穴载流子从P+型集电极区106注入到N-型漂移区107。通过这种方式，N-型漂移区107发生电导调制，从而电阻降低。从P+型集电极区106注入的空穴载流子与电子复合而消失，或通过P型体区102和P+型体接触区105释放到发射极E。 

这种结构的IGBT具有均匀的P+型集电极区，集电极区面积与芯片面积相等，造成正向导通压降较高。与所有功率开关器件一样，IGBT通态下的电压-电流特性决定着其通态功耗，对于确立电流处理能力是非常重要的。正向导通压降高会导致IGBT使用中具有更高的通态功耗。 

发明内容

本发明为解决现有IGBT正向导通压降较高的技术问题，提供一种正向导通压降低、具有背注增强结构的IGBT及其制造方法。 

一种具有背部增强结构的IGBT，包括：集电极、P+型集电极区、N-型漂移区、第一体区、第二体区、第一N+型发射极区、第二N+型发射极区、栅氧化层、栅极、绝缘层、发射极； 

器件从底层往上依次为集电极、P+型集电极区、N-型漂移区；所述N-型漂移区上部依次为第一体区、第二体区，第一体区与第二体区被N-型漂移区突出的部分隔离开；第一N+型发射极区与第一体区较薄部分相连、第二N+型发射极区与第二体区较薄部分相连；栅氧化层与N-型漂移区突出的部分、第一体区较薄部分、第二体区较薄部分、第一N+型发射极区、第二N+型发射极区相连；栅极与栅氧化层相连；绝缘层位于栅极与发射极之间；发射极分别与第一体区、绝缘层、第二体区相连； 

所述N-型漂移区与P+型集电极区相接触的面设有凸凹结构，相应的P+型集电极区、集电极也为凸凹结构。 

另外，本发明还提供了一种具有背注增强结构的IGBT的制造方法，包括如下步骤： 

利用干法氧化在N-型漂移区上生长形成栅氧化层；在栅氧化层上垫积多晶硅并对多晶硅进行刻蚀形成栅极；利用多晶硅栅的自对准作用进行P型体区的离子注入；并通过掩膜版形成P+型体接触区的离子注入；利用N+掩膜版离子注入形成N+型发射极区；在栅极上垫积绝缘层；在绝缘层及P+型体接触区上垫积金属形成发射极； 

将N-型漂移区刻蚀成凸凹结构；对N-型漂移区的凸凹面进行离子注入，形成具有凸凹结构的P+型集电极区；对P+型集电极区进行金属化，形成集电极。 

本发明中IGBT的N-型漂移区与P+型集电极区相接触的面为凸凹结构，相应的P+型集电极区、集电极也为凸凹结构。增大了集电极区PN结的面积，达到了减小IGBT正向导通压降的目的。 

附图说明

图1是现有技术提供的NPT-IGBT元胞的剖面示意图；