一种IGBT器件的制作方法

本申请涉及功率器件，具体地，涉及一种igbt器件。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，igbt）是一种功率半导体器件，它结合了金属氧化物场效应晶体管（mosfet）和双极型晶体管（bjt）的特性。igbt具有一个绝缘栅结构，它通过控制栅极的电流来调节电流流经主电流通道的能力。在igbt中，电子流从n型材料到p型材料，这种双极性的电流传导方式使其适用于高电压、高电流应用。通过控制栅极上的电压，可以开启或关闭igbt，从而控制电流的流动。igbt通常用于功率放大、电力转换和控制应用，因为它具有高输入阻抗和可控制的导通能力，同时能够处理高功率电流。这使得它成为电力电子领域中的重要器件，用于驱动电机、变频器、逆变器和其他高功率应用。

2、超结（super junction/sj）是一种功率mosfet和igbt器件的设计结构，通过在n型和p型掺杂层之间形成一系列交错排列的p-n结，形成了更高的阻挡电压和更低的漏电电流，从而提高了器件的性能。超结技术可以提高器件的开关速度、减小导通电阻、降低开关损耗、提高阻挡电压、减小漏电电流等，是当前高性能功率器件中的重要技术之一。

3、近年随着技术的进一步发展，igbt结构和技术越来越接近其理论极限；具有超结漂移区的超结igbt结合了fs-igbt和超结的优点，可实现高的耐压和低的损耗，为igbt性能的进一步提升提供新的方向。受制于双极性器件的电导调制效应，上述超级结igbt在关断过程中，空间电场建立速度较慢，使得拖尾电流较大，导致器件具有较大的关断能量损耗，不利于超结igbt的推广应用。传统的超结igbt无法满足现代电力电子器件高频应用的需求。

4、传统的sj-igbt器件，如图1所示，1是p-集电区，2是n-漂移区，3是p型超级结区域，4是n型第二次外延，5是栅氧化层，6是栅极，7是pwell，8是n+发射极，9是介质层，10是发射极金属，11是p+集电极，12是集电极金属。传统的超级结igbt器件，n-漂移区2中位于p型超级结区域以下的部分会存储大量的空穴导致拖尾电流，拖尾电流导致关断损耗较大。

5、因此，传统的sj-igbt器件在关断阶段的拖尾电流导致关断能量损耗较大，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

6、在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种igbt器件，以解决传统的sj-igbt器件在关断阶段的拖尾电流导致关断能量损耗较大的技术问题。

2、本申请实施例提供了一种igbt器件，包括：

3、第一掺杂类型的漂移区；

4、形成在所述漂移区内沿横向方向间隔设置的多个第二掺杂类型的柱区；

5、第一掺杂类型的过渡层，连接在所述柱区之下；

6、其中，所述过渡层的厚度大于2微米小于等于11微米，所述过渡层的掺杂浓度的取值范围为大于等于2.4×1014/cm3小于等于2.4×1016/cm3。

7、本申请实施例还提供一种igbt器件，包括：

8、第一掺杂类型的漂移区；

9、形成在所述漂移区内沿横向方向间隔设置的多个第二掺杂类型的柱区；

10、第一掺杂类型的第一过渡层，连接在所述柱区之下；

11、第一掺杂类型的第二过渡层，连接在所述第一过渡层之下；

12、其中，所述第一过渡层和所述第二过渡层的分界面为igbt器件关断阶段形成耗尽区的交界面；

13、所述第二过渡层的厚度和能带满足预设关系使得第二过渡层的过剩载流子受到精确控制，以抑制所述第二过渡层自身产生的拖尾电流。

14、本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

15、发明人在对过渡层的过剩载流子进行精确控制的技术构思下，进行了大量的仿真。在大量仿真的基础之上，结合理论推导，得到了对过渡层的厚度要求，所述过渡层的厚度大于2微米小于等于11微米，所述过渡层的掺杂浓度的取值范围为大于等于2.4×1014/cm3小于等于2.4×1016/cm3情况下，产生的拖尾电流较小，最大程度减小了关断损耗。

技术特征：

1.一种igbt器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的igbt器件， 其特征在于，所述过渡层包括：

3.根据权利要求2所述的igbt器件，其特征在于，所述漂移区（7）、第一过渡层（8-1）、所述第二过渡层（8-2）的掺杂浓度依次增大。

4.根据权利要求2所述的igbt器件，其特征在于，第一过渡层（8-1）的掺杂为均匀掺杂，所述第二过渡层（8-2）的掺杂为均匀掺杂。

5.根据权利要求1至4任一所述的igbt器件，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的igbt器件，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1至4任一所述的igbt器件，其特征在于，所述第二过渡层（8-2）的厚度和能带满足预设关系使得第二过渡层（8-2）的过剩载流子受到精确控制，以抑制所述第二过渡层（8-2）自身产生的拖尾电流。

8.根据权利要求7所述的igbt器件，其特征在于，所述第二过渡层（8-2）的过剩载流子需要满足如下要求：

9.根据权利要求8所述的igbt器件，其特征在于，成品igbt器件的第一预设电流比例的取值等于设计基础igbt器件的第二预设电流比例的取值；

10.根据权利要求9所述的igbt器件，其特征在于，设计基础igbt器件的预设管控区间为大于等于20%小于等于50%。

11.根据权利要求8所述的igbt器件，其特征在于，igbt器件的关断阶段，当igbt器件的实际电流下降至igbt器件额定电流的预设电流比例的时刻，根据第一预设关系式，所述第二过渡层（8-2）的厚度h2和能带具体满足以下第二预设关系式：

12.根据权利要求11所述的igbt器件，其特征在于，t=300k时，kt=0.026ev，eg=1.12 ev，第二预设关系式简化为第三预设关系式：

13.根据权利要求12所述的igbt器件，其特征在于，当所述第二过渡层（8-2）每个厚度位置的值的平均值为0.258ev时，所述第二过渡层（8-2）的取值范围为小于等于9微米。

14.根据权利要求1至4任一所述的igbt器件，其特征在于，第一过渡层（8-1）的掺杂为均匀掺杂时，第一过渡层（8-1）掺杂浓度nd和第一过渡层（8-1）厚度h1满足以下关系式

15.一种igbt器件，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种IGBT器件，包括：第一掺杂类型的漂移区；形成在所述漂移区内沿横向方向间隔设置的多个第二掺杂类型的柱区；第一掺杂类型的过渡层，连接在所述柱区之下；其中，所述过渡层的厚度大于2微米小于等于11微米，所述过渡层的掺杂浓度的取值范围为大于等于2.4×10<supgt;14</supgt;/cm<supgt;3</supgt;小于等于2.4×10<supgt;16</supgt;/cm<supgt;3</supgt;。本申请实施例解决了传统的SJ‑IGBT器件在关断阶段的拖尾电流导致关断能量损耗较大的技术问题。

技术研发人员：祁金伟,兰金龙
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21