專利名稱：絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造及設計領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的制造。
背景技術：
絕緣柵雙極型晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)是場效應晶體管(MOSFET)和雙極型晶體管(BJT)相結合的產物。其主體部分與BJT相同，也有集電極和發(fā)射極，而控制極的結構卻與MOSFET相同，是絕緣柵結構，也稱為柵極。絕緣柵雙極型晶體管兼有MOS晶體管的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。圖I示意性地示出了根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管的結構。如圖I所示，一般，絕緣柵雙極型晶體管包括發(fā)射極I (例如是P型發(fā)射區(qū))、集電極2 (例如P型集電區(qū))以及柵極5 ;其中，發(fā)射極I和集電極2之間布置了漂移區(qū)3 (例如是N型漂移區(qū))和緩沖區(qū)4。P型發(fā)射極I與N型漂移區(qū)3之間存在第一個PN結(即N型摻雜濃度等于P型摻雜濃度)，N型漂移區(qū)3與P型集電區(qū)2之間存在第二個PN結；P型發(fā)射極I與MOSFET的源極之間存在第三個PN結。擊穿電壓(Breakdown Voltage，BV)是絕緣柵雙極型晶體管的一個重要的電參數。具體地說，擊穿電壓的定義為在襯底底端加正電壓由O至高進行掃描，當電流倍增時的電壓值(電流一般達到le-5A/cm2)，即稱為該器件的擊穿電壓，其中在襯底加正電壓時，最下端的第一個PN結正向導通，而由下至上的第二個PN結反向耗盡，其實絕緣柵雙極型晶體管的擊穿電壓即為該第二個PN結的反向擊穿電壓。但是，現有技術的絕緣柵雙極型晶體管無法在保證關態(tài)的擊穿電壓BV特性以及導通壓降特性不會退化的情況下有很快的切換速度。因此，希望提供一種能夠在保證關態(tài)的擊穿電壓BV特性以及導通壓降特性不會退化的情況下改善切換速度的絕緣柵雙極型晶體管。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠在保證關態(tài)的擊穿電壓BV特性和導通壓降特性不會退化的情況下改善切換速度的絕緣柵雙極型晶體管。
根據本發(fā)明，提供了一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括集電極、漂移區(qū)、緩沖區(qū)、發(fā)射極以及柵極；其中所述發(fā)射區(qū)與所述漂移區(qū)之間形成了第一個PN結，所述漂移區(qū)與所述集電區(qū)之間形成了第二個PN結，所述發(fā)射區(qū)與所述柵極之間形成了第三個PN結；其特征在于，所述發(fā)射區(qū)包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三反型摻雜區(qū)；其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有第一摻雜類型，并且所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度，所述第三反型摻雜區(qū)具有第二摻雜類型；并且其中，所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)布置在所述第二摻雜區(qū)的相對兩側，并且所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)不接觸；此外，所述第一摻雜區(qū)、所述第二摻雜區(qū)以及所述第三反型摻雜區(qū)兩兩彼此鄰接。優(yōu)選地，所述集電極是P型集電極；所述漂移區(qū)是N型漂移區(qū)；所述發(fā)射極是P型集發(fā)射極。優(yōu)選地，所述集電區(qū)中摻雜了濃度為lel9的硼摻雜。在根據本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管中，由于集電區(qū)中的第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三反型摻雜區(qū)結構的存在，可以在截止過程中強制地吸引漂移區(qū)中的電子，所以可以改進上述絕緣柵雙極型晶體管由開態(tài)至關態(tài)的切換速度。


結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖I示意性地示出了根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管的結構。圖2示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的結構。圖3示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的測試電路。圖4示意性地示出了對根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管以及根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的模擬測試結果。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內容進行詳細描述。圖2示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的結構。如圖2所示，根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管同樣包括發(fā)射極I (例如是P型發(fā)射區(qū))、集電極2 (例如P型集電區(qū)，例如濃度為lel9的硼摻雜)以及柵極5 ;其中，發(fā)射極I和集電極2之間布置了漂移區(qū)3 (例如是N型漂移區(qū))和緩沖區(qū)。發(fā)射區(qū)I與漂移區(qū)3之間形成了第一個PN結(例如，N型摻雜濃度等于P型摻雜濃度)，漂移區(qū)3與集電區(qū)2之間形成了第二個PN結；發(fā)射區(qū)I與MOSFET的源區(qū)之間形成了第三個PN結。但是，與圖I所示的現有技術不同的是，在圖I所示的現有技術中，集電區(qū)2是一個均勻摻雜的摻雜層，例如摻雜成P型的緩沖區(qū)2 ;相反，根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的集電區(qū)2包括第一摻雜區(qū)23、第二摻雜區(qū)21以及第三反型摻雜區(qū)22。其中，第一摻雜區(qū)23和第二摻雜區(qū)21是正常的集電極摻雜區(qū)域，而第三反型摻雜區(qū)22是與第一摻雜區(qū)23和第二摻雜區(qū)21相反的摻雜類型，例如，對于集電極是P型集電極、漂移區(qū)是N型漂移區(qū)、發(fā)射極是P型發(fā)射極的情況，第一摻雜區(qū)23和第二摻雜區(qū)21是P型摻雜的，第三反型摻雜區(qū)22是N型摻雜的。實際上，第三反型摻雜區(qū)22可作為根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的陽極。
漂移區(qū)3和第三反型摻雜區(qū)22布置在第二摻雜區(qū)21的相對兩側，并且漂移區(qū)3和第三反型摻雜區(qū)22不接觸。此外，第一摻雜區(qū)23、第二摻雜區(qū)21以及第三反型摻雜區(qū)22兩兩彼此鄰接。
并且，第一摻雜區(qū)23的摻雜濃度大于第二摻雜區(qū)21的摻雜濃度。在上述絕緣柵雙極型晶體管中，由于集電區(qū)中的第一摻雜區(qū)23、第二摻雜區(qū)21以及第三反型摻雜區(qū)22結構的存在，可以在截止過程中強制地吸引漂移區(qū)中的電子，所以可以改進上述絕緣柵雙極型晶體管由開態(tài)至關態(tài)的切換速度。進一步地，可對根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管以及根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管進行模擬測試。圖3示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的模擬測試電路。如圖3所示，絕緣柵雙極型晶體管的柵極5上施加電壓范圍為OV至IOV的柵極電壓Vg，發(fā)射極I接地，集電極2通過電阻Rl連接至電壓大小為200V的集電電壓Ne。圖4示意性地示出了利用圖3所示的測試電路對根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管以及根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的模擬測試結果。其中，橫坐標表示時間，縱坐標表示流經絕緣柵雙極型晶體管的電流。其中的第一曲線Cl示出了根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管的特性。其中的第二曲線C2和第三曲線C3示出了根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)中摻雜了濃度為lel9的硼摻雜的情況下的特性。其中，第二曲線C2示出了第二摻雜區(qū)21的厚度為I. O微米的情況，第三曲線C3示出了第二摻雜區(qū)21的厚度為O. 7微米的情況。如圖4所示，如曲線的尾部所示，通過測量，可知根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管由開態(tài)至關態(tài)的切換損耗改善了將近65%。另一方面，通過模擬測試，根據本發(fā)明實施例的絕緣柵雙極型晶體管的導通壓降和擊穿電壓與根據現有技術的絕緣柵雙極型晶體管相比并未衰退?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種絕緣柵雙極型晶體管，其包括集電極、漂移區(qū)、緩沖區(qū)、發(fā)射極以及柵極；其中所述發(fā)射區(qū)與所述漂移區(qū)之間形成了第一個PN結，所述漂移區(qū)與所述集電區(qū)之間形成了第二個PN結，所述發(fā)射區(qū)與所述場效應晶體管(MOSFET)的源區(qū)之間形成了第三個PN結；其特征在于，所述集電區(qū)包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三反型摻雜區(qū)；其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有第一摻雜類型，并且所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度，所述第三反型摻雜區(qū)具有第二摻雜類型；并且其中，所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)布置在所述第二摻雜區(qū)的相對兩側，并且所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)不接觸；此外，所述第一摻雜區(qū)、所述第二摻雜區(qū)以及所述第三反型摻雜區(qū)兩兩彼此鄰接。
2.根據權利要求I所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述集電極是P型集電極；所述漂移區(qū)是N型漂移區(qū)；所述發(fā)射極是P型集發(fā)射扱。
3.根據權利要求I或2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述集電區(qū)中摻雜了濃度為lel9的硼摻雜。
全文摘要
根據本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管包括集電極、漂移區(qū)、緩沖區(qū)、發(fā)射極以及柵極；其中所述發(fā)射區(qū)與所述漂移區(qū)之間形成了第一個PN結，漂移區(qū)與所述集電區(qū)之間形成了第二個PN結，所述發(fā)射區(qū)與所述場效應晶體管的源區(qū)之間形成了第三個PN結；集電區(qū)包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三反型摻雜區(qū)；其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有第一摻雜類型，并且所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度，所述第三反型摻雜區(qū)具有第二摻雜類型；并且，所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)布置在所述第二摻雜區(qū)的相對兩側，所述漂移區(qū)和所述第三反型摻雜區(qū)不接觸；所述第一摻雜區(qū)、所述第二摻雜區(qū)以及所述第三反型摻雜區(qū)兩兩彼此鄰接。
文檔編號H01L29/739GK102637732SQ20121009372
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權日2012年3月31日
發(fā)明者茍鴻雁 申請人:上海宏力半導體制造有限公司