一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT制造技术

本实用新型专利技术涉及IGBT制造技术领域，尤其是一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT，包括N‑型基区、多晶栅、P型基区、N+集电区、栅氧层和背P+发射区，其中栅氧层包括上栅氧化层和沟槽底部厚氧层，上栅氧化层位于多晶栅与N+集电区、P型基区之间，沟槽底部厚氧层位于多晶栅和N‑型基区之间，沟槽底部厚氧层朝向多晶栅一侧延伸加厚。本实用新型专利技术的具有底部厚氧结构的FS型IGBT的P型基区下的栅氧层增厚，减小了栅氧层电容，从而在IGBT中反向传输电容减小，提高了FS型IGBT的开关速度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT
本技术涉及IGBT制造
，尤其是一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT。
技术介绍
IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应)，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用)，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。IGBT凭借其优越的性能在诸如高压输电、机车牵引、电机调速、电源管理、无功补偿、电动汽车等各个领域具有广泛的应用。发达国家80％的电能要经变换处理后使用。为适应变换处理电路向高频发展的需要(更高效节能和节材)，功率器件由以晶闸管为代表的低频时代发展到今天的以IGBT和功率MOSFET为代表的高频时代。同时，IGBT技术被视为当代功率半导体器件领域的制高点之一，也是电力电子学发展的基石之一。IGBT凭借其优越的性能在诸如高压输电、机车牵引、电机调速、电源管理、无功补偿、电动汽车等各个领域具有广泛的应用。发达国家80％的电能要经变换处理后使用。为适应变换处理电路向高频发展的需要(更高效节能和节材)，功率器件由以晶闸管为代表的低频时代发展到今天的以IGBT和功率MOSFET为代表的高频时代。同时，IGBT技术被视为当代功率半导体器件领域的制高点之一，也是电力电子学发展的基石之一。国际上除了早期于1980年代初出现PT-IGBT(穿通型IGBT)，到1988年出现NPT-IGBT(非穿通型IGBT)117J，2000年又出现FS-IGBT(电场中止型IGBT)，目前三种技术并存。穿通型IGBT(PT型IGBT)基区宽度小于空间电荷最大展宽宽度,该IGBT的耐压由设置一个N+缓冲层的穿通机制决定。它的基区比较窄,采用厚外延衬底片。这种器件在70％额定电流以下时为负电阻温度系数。一般地说,1700V以下的IGBT多采用PT结构。非穿通IGBT(NPT型IGBT)采用了电阻率高的FZ区熔单晶替换昂贵的外延片,晶体完整性和均匀性得到充分满足。在硅片背面用注人和退火的方法形成发射效率较低的PN结,此外增加对承受高阻断电压的N漂移区的厚度,以至在高电压下不会产生耗尽层击穿的现象。NPT结构的采用，使得IGBT几乎在全电流的范围的工作区内部都层现正电阻温度系数的单极型器件的特点，而且NPT的制造成本大幅度降低，约为PT的3/4。电场中止型IGBT(FS型IGBT)是纵向结构的再一次优化，吸收了PT型和NPT型两类器件的优点,形成硅片厚度比NPT型器件薄约1/3，又保持正电阻温度系数单极特征的各项优点。由于较薄的漂移层中的过剩载流子减少的缘故FS型IGBT还能够降低自身的关断损耗，但是FS型IGBT由于是片子很薄，反向传输电容较大，导致IGBT器件开关速度慢且制造难道大，耐压性相对较差。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT，提高IGBT器件开关速度和耐压性。为了实现本技术的目的，所采用的技术方案是：本技术的具有底部厚氧结构的FS型IGBT包括：N-型基区；位于所述N-型基区上表面两侧的两个多晶栅；位于所述N-型基区上表面且位于两个所述多晶栅之间的P型基区；位于所述P型基区上表面内两侧的两个N+集电区；位于所述多晶栅与N+集电区、P型基区、N-型基区之间的栅氧层，所述栅氧层包括上栅氧化层和沟槽底部厚氧层，所述沟槽底部厚氧层位于所述多晶栅和N-型基区之间，所述沟槽底部厚氧层朝向所述多晶栅一侧延伸加厚，所述上栅氧化层位于所述多晶栅与N+集电区、P型基区之间；位于所述N-型基区下表面的背P+发射区。本技术所述N-型基区和背P+发射区还设置有N+缓冲层。本技术所述FS型IGBT还包括位于所述背P+发射区下表面的集电极和位于所述P型基区上表面的栅电极。本技术所述FS型IGBT还包括两个发射极，两个发射极分别设置在两个所述多晶栅的上表面。本技术的具有底部厚氧结构的FS型IGBT的有益效果是：本技术的具有底部厚氧结构的FS型IGBT包括N-型基区、多晶栅、P型基区、N+集电区、栅氧层和背P+发射区，其中栅氧层包括上栅氧化层和沟槽底部厚氧层，上栅氧化层位于多晶栅与N+集电区、P型基区之间，沟槽底部厚氧层位于多晶栅和N-型基区之间，沟槽底部厚氧层朝向多晶栅一侧延伸加厚。在IGBT器件体内结构参数确定的情况下，P型基区下的栅氧层增厚，减小了栅氧层电容，从而在IGBT中反向传输电容减小，提高了FS型IGBT的开关速度。此外，沟槽底部厚氧层厚度较厚，使栅电极和发射极之间的电容变小，而N-型基区沟道的厚度较薄，使开启电压不会太高，提高了IGBT器件的耐压性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本实施例的具有底部厚氧结构的FS型IGBT的等效电路图。其中：N-型基区1、P型基区2、背P+发射区3、N+集电区4、沟槽底部厚氧层5、上栅氧化层6、多晶栅7、集电极8、发射极9、栅电极10。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示，本实施例的具有底部厚氧结构的FS型IGBT包括N-型基区1、多晶栅7、P型基区2、N+集电区4、栅氧层和背P+发射区3，其中，多晶栅7为两个且分别位于N-型基区1上表面两侧，P型基区2位于N-型基区1上表面且位于两个多晶栅7之间，N+集电区4为两个且位于P型基区2上表面内两侧，栅氧层位于多晶栅7与N+集电区4、P型基区2、N-型基区1之间，背P+发射区3位于N-型基区1下表面，优选的，N-型基区1和背P+发射区3还设置有N+缓冲层。FS型IGBT还包括位于背P+发射区3下表面的集电极8和位于P型基区2上表面的栅电极10，FS型IGBT还包括两个发射极9，两个发射极9分别设置在两个多晶栅7的上表面。本实施例中的FS型IGBT的开关速度主要由它的本征电容和寄生电容决定，电容的充放电过程是限制其开关速度的主要因素，尤其是反向传输电容，它的密勒效应对器件的开关特性有重要影响，甚至对开关速度起支配作用。本实施例的栅氧层包括上栅氧化层6和沟槽底部厚氧层5，上栅氧化层6位于多晶栅7与N+集电区4、P型基区2之间，沟槽底部厚氧层5位于多晶栅7和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT，其特征在于：包括：N‑型基区(1)；位于所述N‑型基区(1)上表面两侧的两个多晶栅(7)；位于所述N‑型基区(1)上表面且位于两个所述多晶栅(7)之间的P型基区(2)；位于所述P型基区(2)上表面内两侧的两个N+集电区(4)；位于所述多晶栅(7)与N+集电区(4)、P型基区(2)、N‑型基区(1)之间的栅氧层，所述栅氧层包括上栅氧化层(6)和沟槽底部厚氧层(5)，所述上栅氧化层(6)位于所述多晶栅(7)与N+集电区(4)、P型基区(2)之间，所述沟槽底部厚氧层(5)位于所述多晶栅(7)和N‑型基区(1)之间，所述沟槽底部厚氧层(5)朝向所述多晶栅(7)一侧延伸加厚，P型基区(2)下的栅氧层增厚；位于所述N‑型基区(1)下表面的背P+发射区(3)。

【技术特征摘要】
1.一种具有底部厚氧结构的FS型IGBT，其特征在于：包括：N-型基区(1)；位于所述N-型基区(1)上表面两侧的两个多晶栅(7)；位于所述N-型基区(1)上表面且位于两个所述多晶栅(7)之间的P型基区(2)；位于所述P型基区(2)上表面内两侧的两个N+集电区(4)；位于所述多晶栅(7)与N+集电区(4)、P型基区(2)、N-型基区(1)之间的栅氧层，所述栅氧层包括上栅氧化层(6)和沟槽底部厚氧层(5)，所述上栅氧化层(6)位于所述多晶栅(7)与N+集电区(4)、P型基区(2)之间，所述沟槽底部厚氧层(5)位于所述多晶栅(7)和N-型基区(1)之间，所述沟槽底部厚氧层(5)朝向所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐承福，白玉明，张海涛，
申请(专利权)人：无锡同方微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32