The invention relates to a IGBT front structure and preparation method, including N base region, N+ emission region, P base, trench gate, gate oxide layer, isolation oxide layer, a contact hole, P+, metal Al electrode, N+ suspension layer and P+ suspension ring. The N+ suspension layer is located in the P base region below the depth of no more than a trench gate bottom; the P+ suspension ring is located in the trench gate below; forming the N+ suspension layer, N+ layer spacing, by the suspension of the trench gate and the gate oxide and the injection energy of gate oxidation temperature and time control. The spacing of the P+ suspension rings is controlled by the spacing of the trench gate, the injection energy of the P+ suspension ring, and the temperature and time of gate sacrificial oxidation and gate oxidation. The invention also provides a preparation method of the IGBT positive structure. The invention is used to reduce the conduction loss of the IGBT device and improve the reliability of the IGBT device.
【技术实现步骤摘要】
IGBT正面结构及制备方法
本专利技术涉及一种半导体元器件结构,尤其是一种IGBT正面结构及制备方法。
技术介绍
IGBT(绝缘栅双极晶体管)是由BJT(双极结型晶体管)和MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。与MOSFET相比,IGBT的优势在于具有电导调制效应,即在器件导通时,双极结型结构会从背面P+集电区向N基区注入少数载流子(空穴),对N基区的电导率进行调制,有效地降低N基区的导通电阻,从而降低器件的导通压降和导通损耗,这称为“电导调制效应”。然而N型基区内部的载流子并非均匀分布,从背面往上,越靠近正面(栅极附近),载流子浓度越低,电导调制效应减弱,这限制了器件导通压降的进一步降低。为了解决这个问题,现有的一种做法是通过N型离子注入和退火在器件正面的P基区下方形成一个N+层,称为“载流子存储层”,这个附加层可以提高栅极附近的空穴浓度从而提高器件电导调制效应,进一步降低导通压降。载流子存储层的注入需要限制在特定的区域,因此需要增加一层掩膜板,增加了成本;另一方面,由于“载流子存储层”位于比P基区更深的区域,因此需要更高的离子注入能量、更高的退火温度和更长的退火时间,增加了成本和工艺难度,也容易影响器件的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种IGBT正面结构及制备方法,不需要增加掩膜板,不需要高能量注入,不需要额外增加高温和长时间的退火,从而达到提高器件的电导调制效应,降低器件的器件的导通压降和导通损耗以及提高器件可靠性的目的。按照本专利技术提供的技术方案,所述IGBT正 ...
【技术保护点】
一种IGBT正面结构,包括第一导电类型基区,第一导电类型基区的正面设置第二导电类型基区,第二导电类型基区的表面设置金属电极,在第二导电类型基区设置沟槽结构;所述沟槽结构的上端延伸至金属电极中,沟槽结构与金属电极之间设置隔离氧化层进行隔离,沟槽结构的下端延伸至第一导电类型基区中,沟槽结构的上端两侧设置第一导电类型发射区,沟槽结构之间形成金属电极与第二导电类型基区的接触孔,在接触孔底部设置第二导电类型区;其特征是:在所述第一导电类型基区中设置第一导电类型悬浮层和第二导电类型悬浮环。
【技术特征摘要】
1.一种IGBT正面结构,包括第一导电类型基区,第一导电类型基区的正面设置第二导电类型基区,第二导电类型基区的表面设置金属电极,在第二导电类型基区设置沟槽结构;所述沟槽结构的上端延伸至金属电极中,沟槽结构与金属电极之间设置隔离氧化层进行隔离,沟槽结构的下端延伸至第一导电类型基区中,沟槽结构的上端两侧设置第一导电类型发射区,沟槽结构之间形成金属电极与第二导电类型基区的接触孔,在接触孔底部设置第二导电类型区;其特征是:在所述第一导电类型基区中设置第一导电类型悬浮层和第二导电类型悬浮环。2.如权利要求1所述的IGBT正面结构,其特征是:所述第一导电类型悬浮层位于沟槽结构的底部以上,第二导电类型悬浮环位于沟槽结构的底部。3.如权利要求1所述的IGBT正面结构,其特征是:所述第二导电类型悬浮环之间形成间距。4.如权利要求1所述的IGBT正面结构,其特征是:所述沟槽结构包括设置在沟槽内壁的栅极氧化层和填充在沟槽中的沟槽栅极。5.一种IGBT正面结构的制备方法,其特征是,包括以下步骤:(1)在第一导电类型基区上通过离子注入和退火形成第二导电类型基区,然后通过离子注入在第二导电类型基区表面形成第一导电类型薄层;(2)接着在第一导电类型薄层的表面淀积氧化层(13),通过光刻和第一次刻蚀形成沟槽,以氧化层(13)为掩膜对沟槽底部进行第一导电类型离子注入;注入后进行第一次栅极牺牲氧化,通过第一次栅极牺牲氧化的热过程,在沟槽底部形成第一导电类型悬浮环,然后将牺牲氧化层刻蚀掉;(3)接下来以步骤(2)中淀积的氧化层(13)为掩膜进行第二次沟槽刻蚀,刻蚀的深度超过第一导电类型悬浮环的底部,然后再以步骤(2)中淀积的氧化层(13)为掩膜对沟槽底部进行第二导电类型离子注入;接着进行第二次栅极牺牲氧化和栅极氧化,通过这两步热过程,在沟槽底部形成第二导电类型悬浮环,同时第一导电类型悬浮环连接形成第一导电类型悬浮层;通过步骤(2)和(3)中栅极牺牲氧化和栅极氧化的热过程,第一导电类型薄层形成第一导是类型发射区,栅极氧化热过程后形成栅极氧化层...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴凯,程炜涛,王海军,杨晓鸾,许生根,
申请(专利权)人:江苏中科君芯科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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