存储层10有降低击穿电压的不良作用。另外，近表面处沟道末端附加的载流子存储层10 (即载流子存储层10的侧面)由于此处掺杂浓度的提高，可以降低该区域的电阻，且可以提高MOS沟道中电子的传输，因此，载流子存储层10的侧面对降低导通压降的作用最大。
[0022]综上，本发明在载流子存储层10的拐角处包裹P型掩埋层11，可以与载流子存储层10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10的底部包裹P型掩埋层11，可以在平面栅IGBT器件关断时，通过载流子存储层10与体电极单元接触面形成的P型沟道，为空穴的抽取提供通道，从而降低平面栅IGBT器件的关断损耗。而在载流子存储层10的侧面包裹P型掩埋层11，既不会对提高击穿电压有太大的贡献，而且会破坏之前载流子存储层10侧面对平面栅IGBT器件导通压降的降低作用，此外还会与相邻的漂移区4形成PNP结构，引入JFET效应，增大器件的导通压降。因此，本发明实施例中，P型掩埋层11仅仅只包裹载流子存储层10的底部至载流子存储层10拐角处之间的区域，对于载流子存储层10侧面的区域不进行包裹，从而能提高IGBT器件的击穿电压，降低IGBT器件的关断损耗以及导通压降。在具体实施时，在漂移区4内制备得到载流子存储层10后，载流子存储层10的底部至载流子存储层10拐角处的区域范围为本技术领域人员所熟知，根据确定的区域范围制备得到P型掩埋层11，具体工艺过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
[0023]所述P型基区9内设有N+源区8，所述N+源区8的上方设有发射极金属层7以及栅电极6，所述发射极金属层7与N+源区8以及P型基区9欧姆接触，栅电极6通过所述栅电极6下方的栅极氧化层5与N+源区8、P型基区9、载流子存储层10以及漂移区4相接触。
[0024]本发明实施例中，N+源区8可以通过在P型基区9内注入N导电类型离子得到，发射极金属层7与N+源区8、P型基区9配合，以形成平面栅IGBT器件的发射极。栅电极6通过栅极氧化层5与N与N+源区8、P型基区9、载流子存储层10以及漂移区4相绝缘，通过栅电极6能形成平面栅IGBT器件的栅电极。
[0025]在漂移区4的背面设有背面结构单元，所述背面结构单元包括N+电场阻止层3、P+集电区2以及集电极金属层1，所述N+电场阻止层3位于漂移区4的背面，P+集电区2位于N+电场阻止层3上，集电极金属层I与P+集电区2欧姆接触。
[0026]本发明实施例中，背面结构单元与平面型元件单元配合，共同形成平面栅IGBT器件的功能结构，N+电场阻止层3可以通过在漂移区4内注入N导电类型离子得到，N+电场阻止层3的掺杂浓度大于漂移区4的掺杂浓度。P+集电区2可以通过注入P导电类型离子得到，P+集电区2与集电极金属层I欧姆接触，以形成平面栅IGBT器件的集电极。
[0027]在漂移区4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4正面垂直向下延伸的体电极13，且体电极13的底部与P型掩埋层11对应，体电极13通过体电极氧化层12与P型基区9、载流子存储层10、P型掩埋层11以及漂移区4绝缘隔离。
[0028]本发明实施例中，为了能进一步降低导通压降以及关断损耗，在漂移区4内设置体电极单元，体电极13为导电多晶硅，体电极13的底部位于P型掩埋层11的高度范围内，即位于P型掩埋层11的底部与载流子存储层10底部的区域间。同时，利用体电极氧化层12实现对体电极13进行包裹，仅仅使得体电极13的顶端露出。体电极氧化层12可以为二氧化硅。
[0029]具体实施时，在平面栅IGBT器件处于正向导通时，可在体电极13上施加的正向电压，可以在体电极氧化层12的底部形成电子积累层，进一步降低器件的导通压降；在平面栅IGBT器件关断的时，可在体电极13上施加一定的反向电压，可以使载流子存储层10与体电极13的接触面形成P型的沟道，通过所述P型沟道来连接P型掩埋层11和P+基区9，为空穴的抽取提供通道，从而进一步降低器件的关断损耗。在IGBT器件正向导通时，可以方便的把体电极13设置成器件的阈值电压Vth，在器件方向关断的时候设置为-Vth，也就是说，体电极13电压变化的范围一般是在O到±15V。
[0030]本发明在载流子存储层10的拐角处包裹P型掩埋层11，可以与载流子存储层10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10的底部包裹P型掩埋层11，可以在器件关断时，通过载流子存储层10与体电极13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。此外，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。
【主权项】
1.一种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(10)，载流子存储层(10)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(10)均位于漂移区内的上部，其特征是: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(10)，且第二导电类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。2.根据权利要求1所述的具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其特征是: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(8)以及栅电极(6)，所述发射极金属层(8)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(6)通过所述栅电极(6)下方的栅极氧化层(5)与第一导电类型源区、第二导电类型基区、载流子存储层(10)以及漂移区相接触。3.根据权利要求1所述的具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其特征是: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(13)，且体电极(13)的底部与第二导电类型掩埋层对应，体电极(13)通过体电极氧化层(12)与第二导电类型基区、载流子存储层(10)、第二导电类型掩埋层以及漂移区绝缘隔离。4.根据权利要求3所述的具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其特征是:所述体电极(13)为导电多晶娃。5.根据权利要求1所述的具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其特征是: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(I )，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(I)与第二导电类型集电区欧姆接触。
【专利摘要】本发明涉及一种具备载流子存储的平面栅IGBT器件，其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。本发明结构简单紧凑，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。
【IPC分类】H01L29/739, H01L29/06
【公开号】CN105140279
【申请号】CN201510583542
【发明人】贾艳, 朱阳军, 卢烁今, 陈宏
【申请人】江苏物联网研究发展中心, 江苏中科君芯科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月14日