【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其是一種可抑制短路振蕩的igbt器件及制備方法。
技術(shù)介紹
1、igbt(絕緣柵雙極型晶體管)是電力電子系統(tǒng)的核心器件。隨著器件從平面設(shè)計到溝槽設(shè)計，溝槽間距不斷減小，igbt電流密度不斷增大，其短路性能也變得越發(fā)重要。igbt發(fā)生短路時，在柵極驅(qū)動保護(hù)電路成功關(guān)斷igbt之前，要求igbt在一段時間內(nèi)(5-10μs)具有承受高壓大電流的能力。然而現(xiàn)有的igbt器件在柵極驅(qū)動保護(hù)電路動作之前，可能會因為短路振蕩發(fā)生故障。圖1示出了現(xiàn)有igbt器件發(fā)生短路時vge(柵極-發(fā)射極電壓)、ige(柵極-發(fā)射極電流)、vce(集電極-發(fā)射極電壓)隨時間的變化曲線，如圖1所示，短路狀態(tài)下，igbt器件vge、ige及vce在7-10μs均出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。
2、這種振蕩現(xiàn)象是由于igbt發(fā)生短路時器件內(nèi)部出現(xiàn)了負(fù)阻抗，這種負(fù)阻抗會隨著短路時間的加強而不斷增大，最終抵消掉整個回路中的正電阻。在外部寄生參數(shù)的參與下，短路振蕩幅度可能會十分巨大，從而損壞器件，另外，這種高頻振蕩還存在電磁干擾(emi)的風(fēng)險。圖2為傳統(tǒng)igbt器件由柵極視入的等效阻抗(包含寄生參數(shù))譜圖，可以看出在一定的頻率范圍阻抗的實部為負(fù)值，即器件內(nèi)部出現(xiàn)了負(fù)阻抗。
3、在寄生參數(shù)相同的條件下，負(fù)阻抗的大小被認(rèn)為與igbt內(nèi)部的載流子比例有關(guān)，電子/空穴的濃度比值減小時，器件產(chǎn)生的負(fù)阻抗減小，短路振蕩現(xiàn)象減弱。現(xiàn)有技術(shù)中抑制短路振蕩的方法之一即通過增加集電極的注入效率增加漂移區(qū)內(nèi)的空穴濃度，減小器件內(nèi)部產(chǎn)生的負(fù)阻抗以抑制
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種可抑制短路振蕩的igbt器件及制備方法，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
2、一種可抑制短路振蕩的igbt器件，包括半導(dǎo)體基板以及制備于所述半導(dǎo)體基板中心區(qū)的有源區(qū)；
3、所述半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型為n型；
4、所述有源區(qū)內(nèi)包括若干并列分布的元胞，對于任一元胞，包括若干個載流子調(diào)整單元；
5、所述載流子調(diào)整單元位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)，以使第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的電子濃度減小且空穴濃度增加。
6、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述載流子調(diào)整單元包括第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)以及位于第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型為p型；
7、所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)通過第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)隔離，第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的摻雜濃度大于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的摻雜濃度。
8、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述元胞包括兩個溝槽柵單元；
9、所述兩個溝槽柵單元之間設(shè)置有第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)；
10、所述第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)與兩個溝槽柵單元均接觸，且所述第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)上方設(shè)置有場氧化層；
11、所有溝槽柵單元均與半導(dǎo)體基板上方用于形成柵極的柵極金屬電連接。
12、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，其特征在于，所述載流子調(diào)整單元與溝槽柵單元呈一一對應(yīng)，所述溝槽柵單元包括元胞溝槽；
13、所述載流子調(diào)整單元包覆對應(yīng)元胞溝槽的槽底，且載流子調(diào)整單元中第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與對應(yīng)元胞溝槽的槽底接觸。
14、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述溝槽柵單元還包括制備于元胞溝槽內(nèi)壁的柵氧化層，以及填充于元胞溝槽內(nèi)的柵極多晶硅，所述柵極多晶硅通過柵氧化層與元胞溝槽內(nèi)壁絕緣隔離。
15、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述場氧化層上方設(shè)置有多晶硅橋，所述多晶硅橋與兩個溝槽柵單元內(nèi)的柵極多晶硅均接觸，所述第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)通過場氧化層與多晶硅橋絕緣隔離；
16、所述多晶硅橋與半導(dǎo)體基板上方用于形成柵極的柵極金屬歐姆接觸。
17、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，每個元胞溝槽遠(yuǎn)離第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)的一側(cè)設(shè)置有第二導(dǎo)電類型基區(qū)；
18、所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)以及第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，且所述第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)與對應(yīng)的元胞溝槽側(cè)壁接觸；
19、所述第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)以及第二導(dǎo)電類型發(fā)射均與半導(dǎo)體基板上方用于形成發(fā)射極的發(fā)射極金屬歐姆接觸。
20、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述半導(dǎo)體基板內(nèi)還設(shè)置有第一導(dǎo)電類型緩沖層以及第二導(dǎo)電類型集電區(qū)；
21、所述第一導(dǎo)電類型緩沖層位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)與第二導(dǎo)電類型集電區(qū)之間，所述第一導(dǎo)電類型緩沖層的摻雜濃度大于所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的摻雜濃度；
22、所述第二導(dǎo)電類型集電區(qū)與半導(dǎo)體基板背面用于形成集電極的集電極金屬歐姆接觸。
23、一種可抑制短路振蕩的igbt器件的制備方法，用于制備上述igbt器件，所述可抑制短路振蕩的igbt器件的制備方法包括：
24、提供半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，對所述半導(dǎo)體基板的正面進(jìn)行正面元胞工藝，其中，
25、對半導(dǎo)體基板的正面進(jìn)行正面元胞工藝時，包括在半導(dǎo)體基板的中心區(qū)制備有源區(qū)，在有源區(qū)內(nèi)制備形成若干并聯(lián)成一體的元胞；
26、對于任一元胞，包括若干個載流子調(diào)整單元；
27、所述載流子調(diào)整單元位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)，以使第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的電子濃度減小且空穴濃度增加，所述第一導(dǎo)電類型為n型。
28、其進(jìn)一步技術(shù)方案為，所述元胞包括兩個溝槽柵單元，所述載流子調(diào)整單元與溝槽柵單元呈一一對應(yīng)；
29、制備任一溝槽柵單元時，包括在第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)制備得到元胞溝槽；
30、制備任一載流子調(diào)整單元時，包括利用對應(yīng)的元胞溝槽槽底在第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)注入第一導(dǎo)電類型的摻雜離子以形成第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)；
31、制備得到第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)后，利用對應(yīng)的元胞溝槽槽底在第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)內(nèi)注入第二導(dǎo)電類型的摻雜離子以形成第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型為p型，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)以及第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)均與對應(yīng)元胞溝槽接觸。
32、本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果是：
33、本專利技術(shù)提供了一種可抑制短路振蕩的igbt器件，通過在n型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)置載流子調(diào)整單元，使n型漂移區(qū)內(nèi)的電子濃度減小且空穴濃度增加，從而使漂移區(qū)內(nèi)電子與空穴的濃度比值減小，igbt器件產(chǎn)生的負(fù)阻抗減小，短路振蕩現(xiàn)象減弱。在不改變注入效率或者電流密度的情況下抑制了igbt器件的短路振蕩現(xiàn)象。
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1.一種可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，包括半導(dǎo)體基板以及制備于所述半導(dǎo)體基板中心區(qū)的有源區(qū)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，所述載流子調(diào)整單元包括第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)以及位于第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型為P型；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，所述元胞包括兩個溝槽柵單元；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，所述載流子調(diào)整單元與溝槽柵單元呈一一對應(yīng)，所述溝槽柵單元包括元胞溝槽；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，所述溝槽柵單元還包括制備于元胞溝槽內(nèi)壁的柵氧化層，以及填充于元胞溝槽內(nèi)的柵極多晶硅，所述柵極多晶硅通過柵氧化層與元胞溝槽內(nèi)壁絕緣隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可抑制短路振蕩的IGBT器件，其特征在于，所述場氧化層上方設(shè)置有多晶硅橋，所述多晶硅橋與兩個溝槽柵單元內(nèi)的柵極多晶硅均接觸，所述第二導(dǎo)電類型浮空區(qū)通過場氧化層與多晶硅橋絕緣隔離；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可抑制短路振蕩的igbt器件，其特征在于，包括半導(dǎo)體基板以及制備于所述半導(dǎo)體基板中心區(qū)的有源區(qū)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可抑制短路振蕩的igbt器件，其特征在于，所述載流子調(diào)整單元包括第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)以及位于第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型為p型；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可抑制短路振蕩的igbt器件，其特征在于，所述元胞包括兩個溝槽柵單元；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可抑制短路振蕩的igbt器件，其特征在于，所述載流子調(diào)整單元與溝槽柵單元呈一一對應(yīng)，所述溝槽柵單元包括元胞溝槽；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可抑制短路振蕩的igbt器件，其特征在于，所述溝槽柵單元還包括制備于元胞溝槽內(nèi)壁的柵氧化層，以及填充于元胞溝槽內(nèi)的柵極多晶硅，所述柵極多晶硅通過柵氧化層與元胞溝槽內(nèi)壁絕緣隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可抑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：苗仲，鄧小社，楊飛，
申請(專利權(quán))人：江蘇芯長征微電子集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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