[发明专利]一种横向IGBT及其制作方法

摘要

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种横向IGBT及其制作方法。本发明在传统横向IGBT的基础上在3维方向上引入的超结结构在不影响器件击穿电压的情况下降低了器件的导通电阻，引入的N型电荷存储层能够改善漂移区载流子浓度分布，进一步降低器件的导通压降，同时分离栅结构的引入能够有效屏蔽N型电荷存储层对器件击穿电压的影响并且减小了栅极电容尤其是密勒电容从而提高了器件的开关速度，同时PMOS结构的引入能够加速器件关断状态下载流子的抽取速度，提高了器件的关断速度，减小了器件的开关损耗。

主权项

1.一种横向IGBT器件，包括：P型半导体衬底(2)，位于P型半导体衬底(2)下表面的衬底电极(1)，位于P型半导体衬底(2)上表面的埋氧层(3)，以三维直角坐标系对器件的三维方向进行定义：定义器件横向方向为x轴方向、器件垂直方向为y轴方向、器件纵向方向即第三维方向为z轴方向；其特征在于，沿x轴方向，在埋氧层(3)上表面依次并列设置有P型基区(7)、N型电荷存储层(16)、超结N柱(41)，所述P型基区(7)的结深为1～2μm，所述超结N柱(41)沿x轴的宽度为30～50μm，超结N柱(41)的掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁷cm^-3；在所述P型基区(7)上层有并列设置且相互独立的N+发射区(8)、P+发射区(9)，P+发射(9)与N+发射区(8)的结深为0.2～0.5μm；在所述超结N柱(41)内部并排设置有超结P柱(42)、N型场阻止层(5)，所述超结P柱(42)与N型电荷存储层(16)接触，超结P柱(42)的掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁷cm^-3，所述N型场阻止层(5)的掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁷cm^-3，N型场阻止层(5)的结深大于或等于超结P柱(42)的结深，N型场阻止层(5)的结深小于或等于超结N柱(41)的结深，N型场阻止层(5)的结深大于或等于P型基区(7)的结深；在所述超结P柱(42)上层设置有P型埋层(17)，所述P型埋层(17)的掺杂浓度为10¹⁶～10¹⁸cm^-3，P型埋层(17)与N型电荷存储层(16)接触，所述P型埋层(17)的结深小于或等于超结P柱(42)的结深；在所述N型场阻止层(5)上层设置有P型集电区(6)，所述P型集电区(6)的结深小于或等于N型场阻止层(5)的结深；在所述P型发射区(9)、部分N型发射区(8)上表面设置有发射极金属(14)；在所述部分N型发射区(8)、P型基区(7)、N型电荷存储层(16)、P型埋层(17)上表面设置有栅介质层(10)；沿z轴方向，在所述栅介质层(10)上表面依次设置有多晶栅电极(11)、介质层(18)、多晶分离栅电极(19)，其中介质层(18)的作用是隔离多晶栅电极(11)与多晶分离栅电极(19)；发射极金属(14)通过介质层(13)与多晶栅电极(11)隔离；在所述P型埋层(9)、超结P柱(42)、N型场阻止层(5)上表面具有介质层(12)；沿z轴方向，所述N+发射区(8)仅位于栅电极(11)下方，所述分离栅电极(19)与发射极金属(14)直接相连；所述P型集电区(6)上表面具有集电极金属(15)。/n