一种具有抗闩锁能力的IGBT器件的制作方法

一种具有抗闩锁能力的igbt器件
技术领域
1.本实用新型属于igbt器件技术领域，涉及一种具有抗闩锁能力的igbt器件。


背景技术：

2.igbt(绝缘栅双极型晶体管)是由双极性晶体管和mosfet组合而成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，同时具有mosfet高输入阻抗和gtr低导通压降。现阶段igbt已经成为电力电子设备的主流器件，在开关电源，整流器，逆变器，ups等领域有着广泛的应用。
3.与n沟道mosfet相比，n沟道igbt背面多了一层p型的集电极，因此垂直方向具有寄生的pnpn结构，前期为了抑制寄生pnpn形成闩锁从而导致器件失效，现有技术中通常用源极接触孔将n型源区与p型体区短路并且在沟槽栅之间增加一次p型注入，但随着设备能力逐年上升，igbt器件单位面积元胞数目逐渐增加，沟槽栅之间的mesa区也越来越窄，使得需要对准的p-plus注入的难度上升，且随着mesa区越来越窄，p-plus注入会对阈值电压等参数造成严重影响。
4.因此，提供一种有效抑制闩锁的发生，且不受器件小pitch影响的igbt器件是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种具有抗闩锁能力的 igbt器件，克服现有技术中存在的不足，可以有效抑制闩锁的发生，且不受器件小pitch的影响。
6.为实现上述目的其具体方案如下：
7.一种具有抗闩锁能力的igbt器件，包括分段式的n型源区和分段式的源区接触孔区，所述n型源区和所述源区接触孔区具有重合区域，所述重合区域大小可调，用于控制引入的镇流电阻的大小，从而达到抗闩锁的目的。
8.优选的，还包括n型漂移区，在所述n型漂移区内上方位置设有若干沟槽栅，所述沟槽栅之间为p型体区，所述p型体区下边界高于沟槽栅底部所在位置；
9.分段式的所述n型源区位于所述沟槽栅之间，且嵌入所述p型体区上方；
10.分段式的所述源区接触孔区位于所述沟槽栅之间，且嵌入所述p型体区上方，所述源区接触孔区用于与源极金属形成欧姆接触。
11.优选的，在沟槽栅内均填充有栅极多晶硅以及在栅极多晶硅外侧和沟槽栅侧壁之间填充有栅氧化层。
12.优选的，所述沟槽栅上设有绝缘介质层，所述绝缘介质层上设有源极金属，所述源极金属通过所述源区接触孔区分别与p型体区、n型源区欧姆接触。
13.优选的，所述n型漂移区下侧依次设有n型缓冲层、p型漏区和漏极金属，所述p型漏区与漏极金属形成欧姆接触。
14.优选的，所述重合区域的面积小于相接触的n型源区和源区接触孔区的面积，所述源区接触孔与n型源区的重合区域的宽度和长度可调。
15.优选的，所述n型源区长度为1～10μm，分段间隔长度为1～10μm，所述重合区域长度为1～5μm，所述源区接触孔长度为n型源区间隔长度和重合区域长度之和。
16.优选的，每两个所述沟槽栅之间的所述分段式的n型源区和分段式的源区接触孔区间隔设置。
17.优选的，分段式的n型源区在两个所述沟槽栅之间从一侧所述沟槽栅延伸至另一侧所述沟槽栅。
18.优选的，在两个所述沟槽栅之间的分段式的n型源区仅与一侧所述沟槽栅相接触；且同位于两个所述沟槽栅之间的相邻两段分段式的n型源区与不同侧所述沟槽栅相接触。
19.本实用新型相较现有技术具有以下有益效果：
20.本实用新型n型源区和分段式的源区接触孔区的结构设置方式，使得源极金属不是大面积连接到n型源区，而是部分连接到n型源区，工艺简单，设备要求低，无需额外引入p型注入，从而实现：可自由调整器件导通状态时源极电子经过反型沟道汇聚至源极金属的路径的宽度及长度，引入了可调的镇流电阻，从而可调的控制n型源区电势，抑制pnpn闩锁的发生，提高了常温与高温下igbt 的短路能力和抗闩锁能力。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型igbt器件元胞版图结构立体示意图一；
23.图2是本实用新型igbt器件元胞版图结构立体示意图二；
24.图3是本实用新型igbt器件剖面示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例一
27.本实施例提供一种igbt器件结构，请参阅图1及图3，分别显示为该igbt 器件结构的立体图及剖面图，如图所示，该igbt器件结构包括：
28.分段式的n型源区6和分段式的源区接触孔区7，n型源区6和源区接触孔区7具有重合区域8，重合区域8大小可调，用于控制引入的镇流电阻的大小。
29.p型体区5下方设置n型漂移区1，在n型漂移区1内上方位置设有若干沟槽栅2，沟槽栅2之间为p型体区5，p型体区5下边界高于沟槽栅2底部所在位置；分段式的n型源区6位于沟槽栅2之间，且嵌入p型体区5上方；分段式的源区接触孔区7位于沟槽栅2之间，且嵌入p型
体区5上方，源区接触孔区7用于与源极金属形成欧姆接触。
30.在沟槽栅2内均填充有栅极多晶硅3以及在栅极多晶硅3外侧和沟槽栅2侧壁之间填充有栅氧化层4。
31.沟槽栅2上设有绝缘介质层9，绝缘介质层9上设有源极金属10，源极金属 10通过源区接触孔区7分别与p型体区5、n型源区6欧姆接触。
32.n型漂移区1下侧依次设有n型缓冲层11、p型漏区12和漏极金属13，p 型漏区12与漏极金属13形成欧姆接触。
33.重合区域8的面积小于相接触的n型源区6和源区接触孔区7的面积，源区接触孔区7与n型源区6并不完全接触，源区接触孔区7与n型源区6的重合区域8的宽度和长度可调。
34.n型源区6长度为1～10μm，分段间隔长度为1～10μm，重合区域8长度为 1～5μm，源区接触孔区7长度为n型源区6间隔长度和重合区域8长度之和。本实施例中，如图1所示，源区接触孔区7与n型源区6有长度为1μm的重叠区域8长度。
35.每两个沟槽栅2之间的分段式的n型源区6和分段式的源区接触孔区7间隔设置。分段式的n型源区6在两个沟槽栅2之间从一侧沟槽栅2延伸至另一侧沟槽栅2，即n型源区6为分段式分布，且宽度填满两相邻沟槽栅2。
36.实施例二
37.本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一中， n型源区6宽度填满两相邻沟槽栅2；而在本实施例中，在两个沟槽栅2之间的分段式的n型源区6仅与一侧沟槽栅2相接触，即n型源区6的宽度未填满两相邻沟槽栅2；且同位于两个沟槽栅2之间的相邻两段分段式的n型源区6与不同侧沟槽栅2相接触。实施例一中，源区接触孔区7与n型源区6的重叠区域8的长度为1μm，而在本实施例中，源区接触孔区7与n型源区6的重叠区域8的长度为2μm。
38.请参阅图2，显示为本实施例中所述igbt器件结构的立体图，如图所示，所述源区接触孔区7与n型源区6的重叠区域8的长度为2μm，所述n型源区6 的宽度未填满两相邻沟槽栅2。
39.本实用新型的igbt器件结构中，源极金属不是大面积连接到n型源区，而是部分连接到n型源区，从而实现：增加了器件导通状态时源极电子经过反型沟道汇聚至源极金属的路径的长度，引入了镇流电阻，从而提升了n型源区电势，能够通过控制n型源区电子电流路径，提高器件常温与高温下抗闩锁能力和短路能力。
40.以上对本实用新型所提供的一种具有抗闩锁能力的igbt器件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
41.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。