絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結(jié)構(gòu)，屬于絕緣柵雙極晶體管技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣柵雙極晶體管（IGBT)是雙極型三極管與絕緣柵型場效應(yīng)管和成的復(fù)合全控 型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，具有絕緣柵型場效應(yīng)管的高輸入阻抗及雙極型三極管的低 導(dǎo)通壓降、以及驅(qū)動電路簡單、安全工作區(qū)寬等優(yōu)點，無論在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造方面，如 電機(jī)調(diào)速、各種高頻開關(guān)電源等，還是在新能源的開發(fā)方面，如太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和新 能源汽車等，以及新興產(chǎn)業(yè)方面，如智能電網(wǎng)、軌道交通等，作為電力電子系統(tǒng)核心開關(guān)器 件的IGBT都起到了不可取代的關(guān)鍵的作用。
[0003] 對于IGBT特性優(yōu)化來說，經(jīng)常需要考慮以下幾對參數(shù)的平衡，即通態(tài)壓降與擊穿 電壓的平衡；通態(tài)壓降與開關(guān)速度的平衡；以及通態(tài)壓降與短路電流能力的平衡。實現(xiàn)上 述關(guān)系的平衡，很多可以從結(jié)構(gòu)上的設(shè)計來進(jìn)行調(diào)整，但是一旦需要調(diào)整，可能整套版圖或 者大部分版圖設(shè)計都需要進(jìn)行更改，成本較高。一般IGBT的通態(tài)壓降和短路電流能力的調(diào) 整是通過調(diào)整多晶硅層寬度和間距來實現(xiàn)的，如果需要對原有設(shè)計進(jìn)行調(diào)整，至少需要更 改多晶硅版或溝槽版、孔版和源區(qū)注入版，因此實現(xiàn)輕微調(diào)整所耗費成本較高。而IGBT的 抗閂鎖能力可通過調(diào)整摻雜形貌、版圖形狀和尺寸來進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整摻雜形貌需要兼顧器 件電學(xué)特性要求，調(diào)整時鉗制因素較多，而調(diào)整版圖形狀和尺寸與需要改動好幾張光刻版 來實現(xiàn)，同樣實現(xiàn)輕微調(diào)整所耗費成本較高。
[0004] IGBT結(jié)構(gòu)一般在N型襯底上形成P型層和多晶娃層，多晶娃層下的P型層反型時 即形成導(dǎo)電溝道，而在P型層內(nèi)注入的N型層即為源區(qū)，源區(qū)為了形成歐姆接觸濃度一般較 高。目前絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結(jié)構(gòu)見圖1所示，源區(qū)是在絕緣柵雙極晶體管正面沿垂直 于導(dǎo)電溝道方向為連續(xù)注入形成，由于在源區(qū)內(nèi)有盡可能多的導(dǎo)電溝道，降低通態(tài)壓降是 通過直接連接的接觸孔將電流導(dǎo)出實現(xiàn)的，見圖2所示為電流IE流動情況，其相對電流密 度可以較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種能對絕緣柵雙極晶體管短路電流能力和抗閂鎖能力同 時進(jìn)行調(diào)整，并能簡化工藝降低制造成本的絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是：一種絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特 征在于：在絕緣柵雙極晶體管正面的源區(qū)沿垂直于導(dǎo)電溝道方向的區(qū)域包括間隔設(shè)置兩個 以上的源區(qū)注入?yún)^(qū)和相鄰兩源區(qū)注入?yún)^(qū)之間的源區(qū)不注入?yún)^(qū)，各源區(qū)注入?yún)^(qū)包括接觸孔引 出區(qū)和源區(qū)電阻區(qū)，電流經(jīng)源區(qū)注入?yún)^(qū)時，先經(jīng)源區(qū)電阻區(qū)后再通過接觸孔引出區(qū)流出。
[0007] 其中：所述源區(qū)注入?yún)^(qū)的源區(qū)電阻區(qū)位于接觸孔引出區(qū)的兩側(cè)，源區(qū)注入?yún)^(qū)呈Z 形或I字形。
[0008] 其中：所述源區(qū)不注入?yún)^(qū)的長度Dl與源區(qū)注入?yún)^(qū)的長度L比值控制在0. 0001~ 1〇
[0009] 所述源區(qū)電阻區(qū)的長度Ll與接觸孔引出區(qū)的長度L2比值控制在0.5~10。
[0010] 所述源區(qū)其接觸孔引出區(qū)的長度L2在0. 5~20 μ m。
[0011] 所述源區(qū)電阻區(qū)邊緣與接觸孔邊緣之間的距離D2 > 0,且源區(qū)電阻區(qū)邊緣與接觸 孔邊緣之間的距離D2和源區(qū)電阻區(qū)邊緣與多晶硅層邊緣之間的間距D3之和控制在0. 2~ 1 μ m〇
[0012] 本發(fā)明對絕緣柵雙極晶體管正面源區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，源區(qū)沿垂直于導(dǎo)電溝道方向 的區(qū)域包括間隔設(shè)置兩個以上的源區(qū)注入?yún)^(qū)和在相鄰兩源區(qū)注入?yún)^(qū)之間的源區(qū)不注入?yún)^(qū)， 使源區(qū)在沿垂直于導(dǎo)電溝道方向的區(qū)域是分塊設(shè)置，因此通過控制源區(qū)不注入?yún)^(qū)的長度Dl 和源區(qū)注入?yún)^(qū)的長度L來控制電溝道電流密度，實現(xiàn)短路電流能力的提高。本發(fā)明的源區(qū) 包括接觸孔引出區(qū)和源區(qū)電阻區(qū)，由于接觸孔不將所有源區(qū)直接引出，電流經(jīng)源區(qū)注入?yún)^(qū) 時，先經(jīng)兩側(cè)的源區(qū)電阻區(qū)再通過接觸孔引出區(qū)流出，因此能通過調(diào)節(jié)源區(qū)電阻區(qū)的源區(qū) 電阻區(qū)的長度Ll實現(xiàn)提高抗閂鎖能力。本發(fā)明只需要控制源區(qū)形狀和尺寸，能同時對絕緣 柵雙極晶體管通態(tài)壓降與短路電流能力及抗閂鎖能力進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)通態(tài)壓降與短路電流 能力及抗閂鎖能力的折衷調(diào)整。本發(fā)明僅一張源區(qū)注入光刻版，只需要稍微調(diào)整一下源區(qū) 注入光刻版的形狀和尺寸，即可實現(xiàn)通態(tài)壓降和短路電流能力的調(diào)整功能，調(diào)整方便，能降 低制造成本。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014] 圖1是常規(guī)絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結(jié)構(gòu)平面示意圖。
[0015] 圖2是圖1的A-A截面電流剖面示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結(jié)構(gòu)平面示意圖。
[0017] 圖4是圖3中B-B截面電流剖面示意圖。
[0018] 圖5是本發(fā)明源區(qū)結(jié)構(gòu)電流平面示意圖。
[0019] 其中：1 一多晶娃層，2-接觸孔，3-源區(qū)，3_1-源區(qū)注入?yún)^(qū)，3_11-接觸孔引出 區(qū)，3_12-源區(qū)電阻區(qū)，3_2-源區(qū)不注入?yún)^(qū)，4一棚氧化層。
【具體實施方式】
[0020] 見圖3~5所示，本發(fā)明絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結(jié)構(gòu)，在絕緣柵雙極晶體管正面 的源區(qū)3沿垂直于導(dǎo)電溝道方向的區(qū)域包括間隔設(shè)置兩個以上的源區(qū)注入?yún)^(qū)3-1和相鄰兩 源區(qū)注入?yún)^(qū)3-1之間的源區(qū)不注入?yún)^(qū)3-2。見圖3、4所示，間隔設(shè)置的源區(qū)注入?yún)^(qū)3-1內(nèi) 的N+雜質(zhì)經(jīng)柵氧化層4與多晶硅層1連接，本發(fā)明源區(qū)注入?yún)^(qū)3-1的長度為L，源區(qū)不注 入?yún)^(qū)3-2的長度為D1，因沿垂直于導(dǎo)電溝道方向的各源區(qū)注入?yún)^(qū)3-1是斷開分塊的，見圖 4所示，源區(qū)不注入?yún)^(qū)3-2因為有柵極偏壓仍然會形成反型層，仍然會和相鄰的源區(qū)注入?yún)^(qū) 3-1形成溝道電流，其電流IE流動情況，源區(qū)不注入?yún)^(qū)3-2溝道電流途徑長，導(dǎo)通電阻大， 因此溝道電流密度會低于源區(qū)普注的情況。本發(fā)明源區(qū)不注入?yún)^(qū)3-2的長度Dl與源區(qū)注 入?yún)^(qū)3-1的長度L比值越大時，導(dǎo)電溝道電流密度就越低，而通態(tài)壓降會增大，