具备载流子存储的平面栅igbt器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种IGBT器件，尤其是一种具备载流子存储的平面栅IGBT器件，属于平面IGBT的技术领域。
【背景技术】
[0002]IGBT 的全称是 Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘棚.双极晶体管。它兼具MOSFET和晶体管的多项优点，极大的扩展了功率半导体器件的应用领域。作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。
[0003]由于平面栅IGBT器件相比于沟槽栅IGBT器件具有优越的可靠性，平面栅IGBT在具有较高可靠性要求的领域得到了大规模的应用。在平面栅IGBT器件中，具有载流子存储层的平面栅IGBT，由于载流子存储层的存在，与N型漂移区形成了 NN-的空穴势皇，可以阻挡空穴进入P阱区，同时又可以增强电子的注入，使IGBT器件靠近发射极侧的N型漂移区的载流子浓度大大的提高，优化了器件的载流子分布，从而提高了 N型漂移区的电导调制效应，使得IGBT可以获得更低的导通压降。随着N型载流子存储层的掺杂浓度的增大，IGBT的导通压降会随之降低，但是，IGBT器件的击穿电压会显著的降低，并且N型载流子存储层的掺杂浓度越高，器件的击穿电压会急剧降低。因此，N型载流子存储层的掺杂浓度对器件击穿电压的影响限制了具有载流子存储平面栅的正向导通压降和击穿电压的优化折衷。
[0004]为了抑制N型载流子存储层掺杂浓度对器件击穿电压的不利影响，进一步提升具有载流子存储层的平面栅IGBT的性能，现有一种技术，即在N型载流子存储层的外面完全包裹一层N型掩埋层，具体结构如图1所示。图1中，在漂移区4内具有基区9、载流子存储层10以及掩埋层11，对于N型平面栅IGBT器件而言，漂移区4、载流子存储层10均为N导电类型，P型基区9以及P型掩埋层11均为P导电类型。在P型基区9内设有对称分布的N+源区8，载流子存储层10与P型基区9的形状相适应，载流子存储层10形成包围P型基区9的结构，P型掩埋层11与载流子存储层10的形状相一致，P型掩埋层11包围载流子存储层10。在漂移区4的正面上还设有栅极氧化层5以及位于所述栅极氧化层5上的栅电极6，漂移区4的正面上还设有与N+源区8以及P型基区9欧姆接触的发射极金属层7。在漂移区4的背面设置N+电场阻止层3，在N+电场阻止层3上设有P+集电区2，在P+集电区2上设置欧姆接触的集电极金属层I。
[0005]具体地，通过P型掩埋层11引入的附加PN结和电荷的电场调制作用，屏蔽了高掺杂N型载流子存储层10对器件击穿电压的不利影响，可以使器件获得高的击穿电压，从而使器件获得更好的正向导通压降和击穿电压的优化折衷。
[0006]此外，在N型载流子存储层10的外面完全包裹一层P型掩埋层11，会使在N型载流子存储层10侧面包裹的P型掩埋层11和相邻的N-漂移区4形成了 PNP结构，从而引入了 JFET效应，由于N-漂移区4的掺杂浓度比P型掩埋层11的掺杂浓度低，所以耗尽区会更多的向N型漂移区4侧延伸，形成了对电流通路的一种夹断，即所谓的“颈”效应，从而降低了该区域的电流密度，增大了该区域的电阻，增大了器件的导通压降。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其结构简单紧凑，提高IGBT器件的击穿电压，降低IGBT器件的关断损耗以及导通压降。
[0008]按照本发明提供的技术方案，所述具备载流子存储的平面栅IGBT器件，包括具备第一导电类型的漂移区以及形成于漂移区正面的平面型元件单元，所述平面型元件单元包括第二导电类型基区以及位于所述第二导电类型基区下方的载流子存储层，载流子存储层的导电类型与漂移区的导电类型相一致，且第二导电类型基区以及载流子存储层均位于漂移区内的上部，所述平面型元件单元还包括用于对载流子存储层进行包裹的第二导电类型掩埋层，所述第二导电类型掩埋层在漂移区内邻接载流子存储层，且第二导电类型掩埋层仅包裹载流子存储层拐角处至所述载流子存储层的底部对应的区域。
[0009]所述第二导电类型基区内设有第一导电类型源区，所述第一导电类型源区的上方设有发射极金属层以及栅电极，所述发射极金属层与第一导电类型源区以及第二导电类型基区欧姆接触，栅电极通过所述栅电极下方的栅极氧化层与第一导电类型源区、第二导电类型基区、载流子存储层以及漂移区相接触。
[0010]在漂移区内的上部还设有体电极单元，所述体电极单元包括从漂移区正面垂直向下延伸的体电极，且体电极的底部与第二导电类型掩埋层对应，体电极通过体电极氧化层与第二导电类型基区、载流子存储层、第二导电类型掩埋层以及漂移区绝缘隔离。
[0011]所述体电极为导电多晶硅。
[0012]在漂移区的背面设有背面结构单元，所述背面结构单元包括第一导电类型电场阻止层、第二导电类型集电区以及集电极金属层，所述第一导电类型电场阻止层位于漂移区的背面，第二导电类型集电区位于第一导电类型电场阻止层上，集电极金属层与第二导电类型集电区欧姆接触。
[0013]所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型绝缘栅双极型晶体管IGBT,第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型绝缘栅双极型晶体管IGBT，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型绝缘栅双极型晶体管IGBT正好相反。
[0014]本发明的优点:在载流子存储层的拐角处包裹P型掩埋层，可以与载流子存储层形成电荷互补，调节平面栅IGBT器件在正向阻断时的电场分布，提高平面栅IGBT器件的击穿电压；在载流子存储层的底部包裹P型掩埋层，可以在器件关断时，通过载流子存储层与体电极接触面形成的P型沟道，为空穴的抽取提供通道，从而降低了器件的关断损耗。此夕卜，通过体电极单元能够进一步降低平面栅IGBT器件的正向导通压降以及关断损耗。
【附图说明】
[0015]图1为现有平面栅IGBT器件的结构示意图。
[0016]图2为本发明的结构示意图。
[0017]附图标记说明:1-集电极金属层、2-P+集电区、3-N+电场阻止层、4-漂移区、5-栅极氧化层、6-栅电极、7-发射极金属层、8-N+源区、9-P型基区、10-载流子存储层、Il-P型掩埋层、12-体电极氧化层以及13-体电极。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]如图1所示:为了能提高IGBT器件的击穿电压，降低IGBT器件的关断损耗以及导通压降，以N型平面栅IGBT器件为例，本发明包括具备N导电类型的漂移区4以及形成于漂移区4正面的平面型元件单元，所述平面型元件单元包括P型基区9以及位于所述P型基区9下方的载流子存储层10，载流子存储层10的导电类型与漂移区4的导电类型相一致，且P基区9以及载流子存储层10均位于漂移区4内的上部，所述平面型元件单元还包括用于对载流子存储层10进行包裹的P型掩埋层11，所述P型掩埋层11在漂移区4内邻接载流子存储层10，且P型掩埋层仅包裹载流子存储层10拐角处至所述载流子存储层10的底部对应的区域。
[0020]具体地，对于N型平面栅IGBT器件，漂移区4的导电类型为N型，漂移区4可以通过硅衬底形成，平面型元件单元用于形成平面栅IGBT器件的元件功能单元，平面型元件单元内的P型基区9从漂移区4的正面向下延伸，P型基区9呈类似弧形区域，载流子存储层10位于P型基区9的下方，载流子存储层10的导电类型为N型，载流子存储层10在P型基区9的下部并与所述P型基区9邻接，载流子存储层10形成对P型基区9的包裹。
[0021]具体实施时，对于具有载流子存储层10的平面栅IGBT器件，随着载流子存储层10的浓度升高，击穿电压会急剧的降低，而此时击穿点一般发生在载流子存储层10的拐角处，所以位于P型基区9拐角处的载流子