绝缘栅双极型晶体管及其制备方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率mosfet的高速性能与双极性器件的低电阻于一体。若在igbt的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则mosfet导通，这样pnp晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使晶体管导通；若igbt的是栅极和发射极之间电压为0v，则mos截止，切断pnp晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

2、igbt在关断过程中，受制于双极性器件电导调制效应，晶体管内的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流具有较长的尾部时间，使得超级结igbt关断存在电流拖尾问题，导致器件具有较大的关断能量损耗。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，以解决现有技术中绝缘栅双极型晶体管关断过程关断能量损耗较大的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括漂移区，漂移区具有相对的第一侧和第二侧；至少一个超级结，超级结形成于漂移区内部，并沿第一侧指向第二侧方向延伸；集电区，集电区位于第二侧；至少一个第一掺杂区，第一掺杂区位于超级结靠近集电区的一侧，漂移区的部分位于第一掺杂区与集电区之间，第一掺杂区比漂移区的掺杂浓度高，其中，漂移区和第一掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型。

3、进一步地，第一侧指向第二侧的方向为第一方向，第一掺杂区垂直第一方向贯穿漂移区。

4、进一步地，第一掺杂区为与超级结一一对应并间隔设置的多个。

5、进一步地，多个第一掺杂区与集电区在第一方向上的间距相同。

6、进一步地，第一掺杂区比漂移区的掺杂浓度高1至4个数量级。

7、进一步地，多个第一掺杂区的掺杂浓度相同。

8、根据本发明的另一方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管的制作方法，包括以下步骤：提供基底；在基底上形成漂移区，漂移区具有相对的第一侧和第二侧；在漂移区中形成至少一个超级结，超级结沿第一侧指向第二侧方向延伸；在远离超级结的漂移区一侧形成至少一个第一掺杂区；在第二侧形成集电区，漂移区的部分位于第一掺杂区与集电区之间，第一掺杂区比漂移区的掺杂浓度高，其中，漂移区和第一掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型。

9、进一步地，形成第一掺杂区的步骤包括：在漂移区的第二侧设置图形化掩膜层，基于图形化掩膜层对漂移区进行离子注入形成第一掺杂区；去除图形化掩膜层；或在漂移区的第二侧设置掩模板，基于掩模板对漂移区进行离子注入形成第一掺杂区。

10、进一步地，形成集电区的步骤之前，还包括：在靠近第二侧的漂移区中形成第二掺杂区，第二掺杂区的掺杂浓度小于集电区的掺杂浓度。

11、进一步地，形成漂移区的步骤包括：在基底上形成预备漂移区；在预备漂移区中形成至少一个超级结，超级结沿第一侧指向第二侧方向延伸；在第二侧对预备漂移区减薄得到漂移区。

12、应用本发明的技术方案，提供一种绝缘栅双极型晶体管，包括漂移区、至少一个超级结、集电区、至少一个第一掺杂区，其中，漂移区具有相对的第一侧和第二侧，超级结形成于漂移区内部，并沿第一侧指向第二侧方向延伸，集电区位于第二侧，第一掺杂区位于超级结靠近集电区的一侧，漂移区的部分位于第一掺杂区与集电区之间，第一掺杂区比漂移区的掺杂浓度高，并且漂移区和第一掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型。通过在漂移区内引入上述第一掺杂区，使得从集电区进入漂移区的部分少数载流子围绕在第一掺杂区的周围，并与上述第一掺杂区中的离子进行复合，加快了器件关断过程中的载流子复合速率，大大减小了晶体管关断过程中的电流拖尾时间，从而降低了晶体管的关断能量损耗，提升了器件的可靠性。

技术特征：

1.一种绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一侧指向所述第二侧的方向为第一方向，所述第一掺杂区垂直所述第一方向贯穿所述漂移区。

3.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一掺杂区为与所述超级结一一对应并间隔设置的多个。

4.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，多个所述第一掺杂区与所述集电区在所述第一方向上的间距相同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一掺杂区比所述漂移区的掺杂浓度高1至4个数量级。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，多个所述第一掺杂区的掺杂浓度相同。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的绝缘栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于，形成所述第一掺杂区的步骤包括：

9.根据权利要求7所述的绝缘栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于，形成所述集电区的步骤之前，还包括：

10.根据权利要求7所述的绝缘栅双极型晶体管的制作方法，其特征在于，形成所述漂移区的步骤包括：

技术总结
本发明提供了一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。该绝缘栅双极型晶体管包括：漂移区，漂移区具有相对的第一侧和第二侧；至少一个超级结，超级结形成于漂移区内部，并沿第一侧指向第二侧方向延伸；集电区，集电区位于第二侧；至少一个第一掺杂区，第一掺杂区位于超级结靠近集电区的一侧，漂移区的部分位于第一掺杂区与集电区之间，第一掺杂区比漂移区的掺杂浓度高，其中，漂移区和第一掺杂区为第一掺杂类型，超级结和集电区为第二掺杂类型。通过在漂移区内引入上述第一掺杂区，加快了器件关断过程中的载流子复合速率，大大减小了晶体管关断过程中的电流拖尾时间，从而降低了晶体管的关断能量损耗，提升了器件的可靠性。

技术研发人员：祁金伟,卢烁今
受保护的技术使用者：深圳市千屹芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15