[发明专利]一种具有超结结构的IGBT及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有超结结构的IGBT，所述具有超结结构的IGBT包括集电极、漂移区、P型基极区和N型发射极区，所述P型基极区和N型发射极区内设有栅沟槽，所述栅沟槽内设有栅电极，在所述栅沟槽底部与所述集电极之间设有P型区域，所述P型区域分别与所述栅沟槽底部和所述集电极相连，所述相邻P型区域之间以绝缘介质填充。本发明还公开了一种制备具有超结结构的IGBT的制备方法。本发明提供的具有超结结构的IGBT，能够产生横向电场从而提高器件的击穿电压和降低饱和压降；本发明提供的一种具有超结结构的IGBT制备方法具有加工时间短的优点。

技术领域

本发明涉及IGBT，尤其涉及一种具有超结结构的IGBT及其制备方法。

背景技术

IGBT是绝缘栅双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor)的简称，它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。1980年之后国际上主流的半导体功率器件由可控硅发展为更先进的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

通常较高的击穿电压会使饱和压降Vce(sat)增加，造成逆变器等应用的效能降低，为折中较高击穿电压和较低的饱和压降，新型场阻沟槽式(Field Stop Trench)IGBT遂应运而生，图2是常见的IGBT的示意图。

场阻沟槽式IGBT是目前最流行的IGBT结构，能很好地折中击穿电压和饱和压降。但此结构依然存在一个严重的缺陷，即电场在硅中是呈一维分布，即电场是沿着Y方向来分布的，这种电场分布依然还具有较大的饱和压降。

发明内容

鉴于目前IGBT存在的上述不足，本发明提供一种具有超结结构的IGBT及其制备方法，能够产生横向电场从而提高器件的击穿电压和降低饱和压降，生产加工的时间短。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种具有超结结构的IGBT，所述具有超结结构的IGBT包括集电极、漂移区、P型基极区和N型发射极区，所述P型基极区和N型发射极区内设有栅沟槽，所述栅沟槽内设有栅电极，在所述栅沟槽底部与所述集电极之间设有P型区域，所述P型区域分别与所述栅沟槽底部和所述集电极相连，所述相邻P型区域之间以绝缘介质填充。

依照本发明的一个方面，所述栅电极与栅沟槽之间设有栅氧化层。

依照本发明的一个方面，所述栅电极顶部设有绝缘层。

依照本发明的一个方面，所述绝缘介质为二氧化硅。

依照本发明的一个方面，所述绝缘介质为多晶硅。

依照本发明的一个方面，所述集电极和漂移区之间还设有P+集电极区层和缓冲层，所述集电极与P+集电极区层相邻，所述缓冲层与所述漂移区相邻。

一种具有超结结构的IGBT制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

在P+集电极区层衬底上外延N buffer缓冲层和N-漂移区层；

再制作P-型基极层和N+发射极层；

从N+发射极层腐蚀至P+集电极区层形成沟槽；

在沟槽侧壁注入P型离子形成P型区域；

采用绝缘介质填充好沟槽；

在填充好的沟槽上继续刻蚀较大的栅沟槽；

在栅沟槽内加入栅氧化层和栅电极。

依照本发明的一个方面，所述步骤在沟槽侧壁注入P型离子形成P型区域采用的是大角度离子注入的方式T。

依照本发明的一个方面，所述采用绝缘介质填充好沟槽采用的绝缘介质是二氧化硅。