專利名稱：一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管igbt的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)N型平面式IGBT的外延層有兩層如圖2所示，第一層外延緩沖層為緩沖層(Buffer Layer),摻雜比較濃，阻止反向高壓時(shí)空乏區(qū)擴(kuò)充至重?fù)絇型襯底P+Substrate。第二層外延漂移層為漂移區(qū)域(Drift region)摻雜濃度低，主要功能是支持反向高壓。所以在平面IGBT制程中通道RJ部位的電阻較高，導(dǎo)通電流時(shí)IGBT整體的飽和電壓VCEsat較高，因而導(dǎo)通時(shí)的效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效地降低飽和電壓VCEsat，增加正向通電的效率的一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT,包括主體P+Substrate、在主體P+Substrate上方的第一層外延緩沖層、在第一層外延緩沖層上方的第二層外延漂移層、通道RJ，其特征在于:在第二層外延漂移層上方增設(shè)包含通道RJ的第三層外延層。外延層摻雜濃度為第一層外延緩沖層濃度為2 X 1015-2 X IO16個(gè)最濃，第二層外延漂移層濃度為2 X 1013-2 X IO14個(gè)最淡，第三層外延層濃度為2 X IO14-1 X IO15個(gè)濃度介于第一層外延緩沖層與第二層外延漂移層之間。
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本發(fā)明是在第二層外延漂移層上增加第三層外延層，其第三層外延層摻雜濃度要高于第二層外延漂移層小于第一層外延緩沖層，這樣就可降低通道RJ部分的電阻，導(dǎo)通電流時(shí)IGBT整體的飽和電壓VCE (3^會(huì)減小，因而提升導(dǎo)通時(shí)的效率。因?yàn)榈谌龑油庋訉訐诫s的濃度比第二層外延漂移層摻雜的濃度高，在正向?qū)〞r(shí)，可以提高在P型區(qū)P-body/N-EPI區(qū)域中的電洞(空穴)、hole及電子Electronic載子Carrier的濃度，因而有效降低漂移區(qū)Drift region的電阻,增強(qiáng)導(dǎo)電的功能，降低飽和電壓VCE (sat)增加正向通電的效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT的有益效果是:
1、采用三層外延技術(shù)，有效地降低飽和電壓VCE(sat)增加正向通電的效率10—30% ；
2、上述描述的P通道平面式IGBT的說(shuō)明，可以把P與N互換，則可適用在N通道平面式IGBT的結(jié)構(gòu)而達(dá)到與P-1GBT相應(yīng)的效果；
3、本發(fā)明亦適用于其它高壓元件相類似的架構(gòu)。


圖1是三層外延層的穿通型平面IGBT結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)二層外延層的穿通型平面IGBT結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1、主體P+Substrate 2、第一層外延緩沖層 3、第二層外延漂移層4、通道RJ 5、第三層外延層。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的最佳實(shí)施例。下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT做進(jìn)一步描述。本高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，由主體P+Substrate1、第一層外延緩沖層2、第二層外延漂移層3、通道RJ 4和第三層外延層5組成。主體P+Substrate I為重?fù)絇型襯底，自下而上為:最下層為主體P+Substrate1、在主體P+Substrate I上方為第一層外延緩沖層2、在第一層外延緩沖層2上方的第二層外延漂移層3、通道RJ4和第三層外延層5。外延層摻雜濃度為第一層外延緩沖層2濃度為2X1015-2X1016個(gè)最濃，第二層外延漂移層3濃度為2 X 1013-2 X IO14個(gè)最淡，第三層外延層5濃度為2 X IO14-1 X IO15個(gè)濃度介于第一層外延緩沖層2與第二層外延漂移層3之間。在晶體管IGBT晶粒制作中，在主體P+Substrate I上制作第一層外延緩沖層2與第二層外延漂移層3后，再制作第三層外延層5，因?yàn)榈谌龑油庋訉?濃度比第二層外延漂移層3摻雜的濃度高，這樣就可降低通道RJ 4部分的電阻，在正向?qū)〞r(shí)可以提高在P型區(qū)P-body/N-EPI區(qū)域中的電洞(空穴)、hole及電子Electronic載子Carrier的濃度，因而有效降低漂移區(qū)Drift region的電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電的功能，降低VCEsat增加正向通電的效率。本發(fā)明主要解決平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT導(dǎo)通時(shí)電阻大，通電效率低的問(wèn)題，把平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT的外延層設(shè)計(jì)為三層，使第三層外延層的摻雜濃度比第二層外延漂移層摻雜濃度高，降低通道RJ 4部分的電阻使平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT導(dǎo)通時(shí)整體的VCEsat降低因而提升正向?qū)ǖ男?。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，包括主體P+Substrate (I)、在主體P+Substrate (I)上方的第一層外延緩沖層(2)、在第一層外延緩沖層(2)上方的第二層外延漂移層(3)、通道RJ(4)，其特征在于:在第二層外延漂移層(3)上方增設(shè)包含通道RJ (4)的第三層外延層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，其特征在于:外延層摻雜濃度為第一層外延緩沖層(2 )濃度為2 X 1015-2 X IO16個(gè)最濃，第二層外延漂移層(3 )濃度為2X 1013-2X IO14個(gè)最淡，第三層外延層(5)濃度為2X IO14-1X IO15個(gè)濃度介于第一層外延緩沖層(2)與第二層外延漂移層(3)之間。
全文摘要
一種高效率平面式絕緣柵雙極型晶體管IGBT，屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域。包括主體P+Substrate(1)、在主體P+Substrate(1)上方的第一層外延緩沖層(2)、在第一層外延緩沖層(2)上方的第二層外延漂移層(3)、通道RJ(4)，其特征在于在第二層外延漂移層(3)上方增設(shè)包含通道RJ(4)的第三層外延層(5)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠有效地降低飽和電壓VCEsat，增加正向通電的效率等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L29/739GK103077967SQ20131002907
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者關(guān)仕漢, 呂新立 申請(qǐng)人:淄博美林電子有限公司