一种半导体集成器件制造技术

本申请实施例提供了一种半导体集成器件，包括：集电极金属；位于同一层的第一掺杂类型的集电极和第二掺杂类型的短路区，集电极和短路区位于集电极金属之上；形成在集电极和短路区之上的电场终止层；形成在电场终止层之上的电场过渡层；形成在电场过渡层之上的漂移区，形成在漂移区内的柱区；形成在漂移区上方的第一掺杂类型的阱区；电场过渡层的掺杂浓度<电场终止层的掺杂浓度，漂移区和电场过渡层分别能够发生电导调制效应积累少数载流子；半导体集成器件关断，所述电场过渡层被完全耗尽，电场在所述电场过渡层降低且在所述电场终止层减小至0。本申请实施例解决了传统的SJ

【技术实现步骤摘要】
一种半导体集成器件


[0001]本申请涉及功率器件
，具体地，涉及一种半导体集成器件。

技术介绍

[0002]超级结(Super Junction)技术为功率器件性能提升提供新的技术手段。利用交错排布的N型区和P型区，超级结结构能够将漂移区电场进行平坦化调控，有效降低功率器件漂移区厚度，以达到提升器件的击穿电压的目的。
[0003]传统的SJ
‑
半导体集成器件，N
‑
漂移区中位于P型超级结区域以下的部分会存储大量的空穴导致拖尾电流，拖尾电流导致关断损耗较大。传统的SJ
‑
半导体集成器件关断时，在发射极和集电极施加的电压越小，拖尾电流越大，关断损耗越大。
[0004]因此，传统的SJ
‑
半导体集成器件在关断过程依然存在拖尾电流问题，导致SJ
‑
半导体集成器件具有较大的关断能量损耗，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
[0005]在
技术介绍
中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种半导体集成器件，以解决传统的SJ
‑
半导体集成器件在关断过程拖尾电流带来的关断能量损耗较大的技术问题。
[0007]本申请实施例的提供了一种半导体集成器件，包括：
[0008]集电极金属；
[0009]位于同一层的第一掺杂类型的集电极和第二掺杂类型的短路区，且所述集电极和所述短路区位于所述集电极金属之上；
[0010]形成在所述集电极和短路区之上的第二掺杂类型的电场终止层；
[0011]形成在所述电场终止层之上的第二掺杂类型的电场过渡层；
[0012]形成在所述电场过渡层之上的第二掺杂类型的漂移区，以及形成在漂移区内且沿垂直耐压方向间隔排列的多个第一掺杂类型的柱区；
[0013]形成在所述漂移区上方的第一掺杂类型的阱区；
[0014]其中，电场过渡层的掺杂浓度<电场终止层的掺杂浓度，漂移区和电场过渡层分别能够发生电导调制效应积累少数载流子；半导体集成器件关断，所述电场过渡层被完全耗尽，电场在所述电场过渡层降低且在所述电场终止层减小至0。
[0015]本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
[0016]电场过渡层的掺杂浓度<电场终止层的掺杂浓度，且漂移区、电场过渡层、电场终止层三层中仅有两层漂移区和电场过渡层分别能够发生电导调制效应积累少数载流子，但是电场终止层不能发生电导调制效应不能积累少数载流子；即电场过渡层的掺杂浓度较低，且掺杂浓度低到能够发生电导调制效应积累少数载流子；电场终止层的掺杂浓度较高，且掺杂浓度高到几乎不会发生电导调制效应不会积累少数载流子。当半导体集成器件的
MOSFET沟道形成后，从集电极注入到漂移区和电场过渡层的少数载流子，漂移区和电场过渡层发生电导调制效应，减小漂移区和电场过渡层的电阻，使半导体集成器件在高电压时，也具有低的通态电压。即通过电导调制效应降低漂移区和电场过渡层的电阻。由于电导调制效应的存在，使得半导体集成器件在导通时，集电极将少数载流子大量注入到漂移区和电场过渡层内进行积累。半导体集成器件在关断时，电场迅速向下展宽，漂移区和电场过渡层中存储的少数载流子很快被耗尽，即电场过渡层被完全耗尽；而电场终止层由于掺杂浓度较高，几乎不存储少数载流子，因此拖尾电流变得很小。为了尽快实现将电场过渡层积累的少数载流子完全耗尽，需要将电场过渡层的厚度设置的小一些。因为电场过渡层的厚度较小，那么电场过渡层积累的少数载流子的数量就会较少，能够在电场过渡层内经较短的时间内耗尽。因此不会产生拖尾电流，从而使得半导体集成器件的关断能量损耗较小。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本申请实施例的半导体集成器件的结构示意图；
[0019]图2为图1所示的半导体集成器件在关断时发射极和集电极的不同电压形成的电场变化示意图。
[0020]附图标记：
[0021]电场过渡层1，漂移区2，柱区3，外延层4，栅氧化层5，栅极6，阱区7，发射极8，介质层9，发射极金属10，电场终止层11，集电极12，集电极金属13，短路区14。
具体实施方式
[0022]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]实施例一
[0024]如图1所示，本申请实施例的半导体集成器件，包括：
[0025]集电极金属13；
[0026]位于同一层的第一掺杂类型的集电极12和第二掺杂类型的短路区14，且所述集电极和所述短路区位于所述集电极金属13之上；
[0027]形成在所述集电极和短路区之上的第二掺杂类型的电场终止层11；
[0028]形成在所述电场终止层之上的第二掺杂类型的电场过渡层1；
[0029]形成在所述电场过渡层之上的第二掺杂类型的漂移区2，以及形成在漂移区内且沿垂直耐压方向间隔排列的多个第一掺杂类型的柱区3；
[0030]形成在所述漂移区上方的第一掺杂类型的阱区7；
[0031]其中，电场过渡层的掺杂浓度<电场终止层的掺杂浓度，漂移区和电场过渡层分别能够发生电导调制效应积累少数载流子；半导体集成器件关断，所述电场过渡层被完全耗尽，电场在所述电场过渡层降低且在所述电场终止层减小至0。
[0032]本申请实施例的半导体集成器件，是二极管、MOS管和IGBT的集成器件。如图1所示，虚线左侧的部分为二极管区，虚线右侧的部分为IGBT区。
[0033]以第一掺杂类型为P型掺杂，第二掺杂为N型掺杂为例子，对半导体集成器件的工作模式进行说明。短路区14作为MOS管的漏极，半导体集成器件在导通初期，电流密度较小，集电极12与电场终止层11之间的电势差小于0.7V，因此，电子电流经电场终止层11后流入短路区14，此时，半导体集成器件工作在MOS管模式；
[0034]随着电流与集电极电压进一步增加，集电极12与电场终止层11之间的电势差大于0.7V，此时集电极12与电场终止层11形成的PN结正向导通，集电极12开始注入大量空穴，此时半导体集成器件工作在IGBT模式。
[0035]二极管区的引入，帮助半导体集成器件在反向时也能实现导通。
[0036]综上所述，MOS管和IGBT工作在正向导通状态下。二极管是在反偏时工作，即发射极接高压，集电极接低压。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体集成器件，其特征在于，包括：集电极金属(13)；位于同一层的第一掺杂类型的集电极(12)和第二掺杂类型的短路区(14)，且所述集电极和所述短路区位于所述集电极金属(13)之上；形成在所述集电极和短路区之上的第二掺杂类型的电场终止层(11)；形成在所述电场终止层之上的第二掺杂类型的电场过渡层(1)；形成在所述电场过渡层之上的第二掺杂类型的漂移区(2)，以及形成在漂移区内且沿垂直耐压方向间隔排列的多个第一掺杂类型的柱区(3)；形成在所述漂移区上方的第一掺杂类型的阱区(7)；其中，电场过渡层的掺杂浓度<电场终止层的掺杂浓度，漂移区和电场过渡层分别能够发生电导调制效应积累少数载流子；半导体集成器件关断，所述电场过渡层被完全耗尽，电场在所述电场过渡层降低且在所述电场终止层减小至0。2.根据权利要求1所述的半导体集成器件，其特征在于，所述短路区的掺杂浓度大于集电极的掺杂浓度；所述短路区的厚度大于等于集电极的厚度。3.根据权利要求1所述的半导体集成器件，其特征在于，电场过渡层的掺杂为均匀掺杂时，电场过渡层的厚度取值范围为大于0小于等于2微米。4.根据权利要求3所述的半导体集成器件，其特征在于，电场过渡层的掺杂浓度的量级为10
13
/cm3到10
15
/cm3；电场终止层的掺杂浓度的量级为10
17
/cm3到5
×
10
17
/cm3。5.根据权利要求3所述的半导体集成器件，其特征在于，所述柱区(3)的下端和漂移区(2)的下端平齐，且所述柱区(3)的下端和漂移区(2)的下端分别与电场过渡层(1)的上表面连接。6.根据权利要求5所述的半导体集成器件，还包括：第二掺杂类型的外延层(4)，形成在所述漂移区(2)之上且位于阱区(7)之下；其中，所述柱区(3)的上端和漂移区(2)的上端平齐，且所述柱区(3)的上端和漂移区(2)的上端分别与所述外延层的下表面连接。7.根据权利要求6所述的半导体集成器件，其特征在于，电场过渡层的掺杂为均匀掺杂时，电场过渡层掺杂浓度N
D
和电场过渡层厚度Wp满足以下关系式：n％
...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁金伟，刘倩，张耀辉，
申请(专利权)人：苏州华太电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：