一种具有精确检测功能的IGBT制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有精确检测功能的IGBT。所述IGBT器件包括主器件区域、被主器件区域包围的检测区域、隔离主器件区域和检测区域的隔离区域。所述IGBT检测区域栅电极通过隔离区域栅电极与主器件区域栅电极相连；第二导电类型隔离区域体区与第二导电类型主器件区域体区及第二导电类型检测区域体区均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区与主器件区域发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区结深等于或大于第二导电类型主器件区域体区结深。本实用新型专利技术的IGBT器件有效的减少了隔离区域对检测信号的影响，提高了检测信号精度，并且与现有工艺完全兼容，不增加任何制造成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开一种具有精确检测功能的IGBT。所述IGBT器件包括主器件区域、被主器件区域包围的检测区域、隔离主器件区域和检测区域的隔离区域。所述IGBT检测区域栅电极通过隔离区域栅电极与主器件区域栅电极相连；第二导电类型隔离区域体区与第二导电类型主器件区域体区及第二导电类型检测区域体区均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区与主器件区域发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区结深等于或大于第二导电类型主器件区域体区结深。本技术的IGBT器件有效的减少了隔离区域对检测信号的影响，提高了检测信号精度，并且与现有工艺完全兼容，不增加任何制造成本。【专利说明】一种具有精确检测功能的IGBT
本技术涉及一种IGBT，尤其是一种具有精确检测功能的IGBT。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(Insulatedgate bipolar transistor,以下简称 IGBT)具有场效应晶体管的高输入阻抗和双极型晶体管的电流驱动能力，特别适合作为电源开关器件使用，尤其是作为大电流开关器件或功率模块使用。 在大电流IGBT开关器件或功率模块中，为防止IGBT短路和类似原因造成的过电流烧毁问题，广泛的采用了一种方法，制造具有检测功能的IGBT器件，并基于该检测电流信号来控制IGBT器件栅极，从而进一步控制流经IGBT的电流。在用于防止IGBT器件过流的一般检测方法中，电流检测电阻与IGBT器件中的电流检测部分相串联，并检测由穿过该电流检测电阻器的检测电流所引起的电势差；当IGBT器件中电流突然增大时，该电势差会急剧增大，可以用于触发报警，或启动保护电路，因此可以防止IGBT器件或模块被破坏。 以最常见的N沟道矩形栅IGBT为例，传统的具有电流检测功能的IGBT设计如图1A、图1B所示，带有电流检测功能的IGBT芯片，一般包含:主器件区域101 ;从该主器件区域部分分割的、与主器件区域共用栅极和集电极的，并且尺寸很小的电流检测区域103 ;隔离主器件区域和电流检测区域的隔离区域102。 主器件区域的P型体区13和隔离区域及电流检测器件区域的P型体区13电性相连，如图1B所示；主器件区域与电流检测区域栅极17电性连通；主器件区域与电流检测区域共用集电极10 ;主器件区域发射极金属15与检测区域发射极金属16彼此独立。利用主器件区域与电流检测区域的面积比例，可以通过电流检测区域的检测电流，估算主器件区域的实际电流。该方式设计简单，但存在问题在于:由于电流检测区域面积往往较小，而在高压大电流器件或模块中，隔离区域宽度一般较大，隔离区域面积已经与电流检测区域面积具备可比性；当IGBT处于导通状态时，背面空穴通过漂移层被P型体区收集，并分别流至主器件区域发射极和电流检测区域发射极。但由于隔离区域表面没有金属接触，隔离区域的P型体区收集到的空穴，既有流向主器件区域的，也有流向电流检测区域的，并且随着温度变化引起的空穴电流比例变化，这部分电流的具有很大的不确定性，造成电流检测区域的检测信号不能精确反映主器件区域电流，检测信号精确度不高。 因此，为了更好的提高IGBT器件和模块中IGBT的电流检测精度，有必要进一步优化现有的IGBT电流检测设计。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种具有精确检测功能的IGBT，提高电流检测精度，并且器件设计及工艺简单，与现有技术完全兼容，不增加工艺成本的。 本技术的技术方案如下: 一种具有精确检测功能的IGBT，在所述IGBT器件第一主面的俯视平面上，包含主器件区域、检测区域以及隔离区域；所述主器件区域包含主器件栅电极接触和主器件发射电极接触及终端保护结构；所述检测区域被主器件区域包围，包含检测区域发射极电极；所述隔离区域将主器件区域和检测区域隔离； 所述IGBT器件的截面上，半导体基板具有两个相对的主面，所述主面包括第一主面与第二主面，半导体基板的第一主面与第二主面间包括第一导电类型漂移层；所述半导体基板的第二主面含有被主器件区域和检测器件区域共用的集电极金属，所述集电极金属与第一导电类型漂移层之间设置有第二导电类型层； 在半导体基板第一主面漂移层上部，在主器件区域设置有被绝缘介质层包围的主器件区域栅电极和第二导电类型主器件区域体区，在第二导电类型主器件区域体区内设置有第一导电类类型主器件区域源区，第二导电类型主器件区域体区和第一导电类型主器件区域源区与主器件区域发射极金属电性连接；在检测区域设置有被绝缘介质层包围的检测区域栅电极和第二导电类型检测区域体区，在第二导电类型检测区域体区内设置有第一导电类型检测区域源区，第二导电类型检测区域体区和第一导电类型检测区域源区与检测区域发射极金属电性连接；在隔离区域漂移层上方设置有第二导电类型隔离区域体区和被绝缘介质层包围的隔离区域栅电极； 所述检测区域栅电极通过隔离区域栅电极与主器件区域栅电极相连；第二导电类型隔离区域体区与第二导电类型主器件区域体区及第二导电类型检测区域体区均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区与主器件区域发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区的结深等于或大于第二导电类型主器件区域体区的结深。 其进一步的技术方案为: 所述IGBT器件中，在俯视平面上，所述检测区域的面积小于所述主器件区域的面积。 所述IGBT器件中，在截面上，所述IGBT器件包括平面栅型IGBT结构和沟槽栅型IGBT结构。 所述IGBT器件中，在俯视平面上，所述栅电极为矩形、方形以及其他多边形。 注:上述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N沟道IGBT器件，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；对于P沟道IGBT器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N沟道IGBT器件相反。 本技术的有益技术效果是: 当IGBT导通时，少数载流子电流从背面集电极通过漂移层，被第二导电类型体区收集，形成调制电流；其中由于隔离区域的第二导电类型体区与主器件区域体区和检测区域体区均无电性连通，与主器件发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通，所以隔离区域体区不会收集少数载流子。因此，隔离区域不会有少数载流子电流流向主器件区域或检测区域，最大限度减少隔离区域对检测信号的影响，有效的提高检测精度，并且与现有工艺完全兼容，不增加任何制造成本。 【专利附图】【附图说明】 图1A是传统具有检测功能的IGBT的俯视平面图。 图1B是传统具有检测功能的IGBT延图1A中AA’方向的截面图。 图2A是本技术具有精确检测功能的IGBT的俯视平面图。 图2B是本技术具有精确检测功能的IGBT延图2A中AA’方向的截面图。 图2C是本技术具有精确检测功能的IGBT延图2A中BB’方向的截面图。 图3?图7是图2A中BB截面上具体工艺实施各阶段的剖面图，其中: 图3是半导体材料的剖视图。 图4是完成IGBT栅极后的剖视图。 图5是P型体区注入、推结后的剖视图。 图6是完成源区等常规IGBT工艺后的剖视图。 图7是完成IGBT正面金属后的剖视图。 【具体实施方式】 下面结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有精确检测功能的IGBT，其特征在于： 在所述IGBT器件第一主面的俯视平面上，包含主器件区域、检测区域以及隔离区域；所述主器件区域包含主器件栅电极接触和主器件发射电极接触及终端保护结构；所述检测区域被主器件区域包围，包含检测区域发射极电极；所述隔离区域将主器件区域和检测区域隔离； 所述IGBT器件的截面上，半导体基板具有两个相对的主面，所述主面包括第一主面与第二主面，半导体基板的第一主面与第二主面间包括第一导电类型漂移层；所述半导体基板的第二主面含有被主器件区域和检测器件区域共用的集电极金属，所述集电极金属与第一导电类型漂移层之间设置有第二导电类型层； 在半导体基板第一主面漂移层上部，在主器件区域设置有被绝缘介质层包围的主器件区域栅电极和第二导电类型主器件区域体区，在第二导电类型主器件区域体区内设置有第一导电类类型主器件区域源区，第二导电类型主器件区域体区和第一导电类型主器件区域源区与主器件区域发射极金属电性连接；在检测区域设置有被绝缘介质层包围的检测区域栅电极和第二导电类型检测区域体区，在第二导电类型检测区域体区内设置有第一导电类型检测区域源区，第二导电类型检测区域体区和第一导电类型检测区域源区与检测区域发射极金属电性连接；在隔离区域漂移层上方设置有第二导电类型隔离区域体区和被绝缘介质层包围的隔离区域栅电极； 所述检测区域栅电极通过隔离区域栅电极与主器件区域栅电极相连；第二导电类型隔离区域体区与第二导电类型主器件区域体区及第二导电类型检测区域体区均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区与主器件区域发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区的结深等于或大于第二导电类型主器件区域体区的结深。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，李宗清，
申请(专利权)人：无锡新洁能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32