本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法和用電器。

背景技術(shù)：

1、絕緣柵雙極型晶體管（igbt）具有驅(qū)動功率小等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。

2、然而，已有的igbt在正向?qū)ㄟ^程中會出現(xiàn)空穴在溝槽底部積累的現(xiàn)象，惡化了絕緣柵雙極型晶體管的emi（電磁干擾）特性，而且，開關(guān)損耗較大，因此，已有的igbt的性能有待提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明實施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法和用電器。

2、第一方面，本申請實施例公開了一種絕緣柵雙極型晶體管，包括：

3、超結(jié)結(jié)構(gòu)、場截止層、p型集電極、背面金屬、n型載流子存儲層、p型基區(qū)、n型發(fā)射極、第一柵、第二柵、介質(zhì)層以及正面金屬；

4、所述超結(jié)結(jié)構(gòu)包括:?相對的第一側(cè)和第二側(cè)；所述超結(jié)結(jié)構(gòu)由漂移區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)組成，所述第二側(cè)僅為所述漂移區(qū)，所述漂移區(qū)中具有溝槽，所述半導(dǎo)體區(qū)填充在所述溝槽中，并與所述漂移區(qū)一起形成所述第一側(cè)；

5、所述場截止層、所述p型集電極和所述背面金屬依次層疊，位于所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的第二側(cè)，且所述場截止層靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)；

6、所述n型載流子存儲層、所述p型基區(qū)、所述介質(zhì)層和所述正面金屬依次層疊，位于所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的第一側(cè)，且所述n型載流子存儲層靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)；所述第一柵和所述第二柵均從所述介質(zhì)層中靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的一側(cè)開始穿透所述p型基區(qū)，并延伸至所述超結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述第二柵與所述正面金屬連接；所述n型發(fā)射極位于所述介質(zhì)層中靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的一側(cè)并延伸至所述p型基區(qū)內(nèi)，且所述n型發(fā)射極位于所述第一柵遠(yuǎn)離所述第二柵的一側(cè)。

7、可選地，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

8、所述漂移區(qū)為p型漂移區(qū)，所述半導(dǎo)體區(qū)為n型半導(dǎo)體區(qū)；所述n型半導(dǎo)體區(qū)從所述第一端開始，至少延伸至與所述第一柵遠(yuǎn)離所述第一端的一側(cè)相切，且至多延伸至與所述第二柵靠近所述第二端的一側(cè)相切。

9、可選地，所述n型載流子存儲層的摻雜濃度，大于所述n型半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度，且所述n型載流子存儲層的摻雜濃度為所述n型半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度的至少100倍。

10、可選地，所述n型半導(dǎo)體區(qū)從所述第一端開始，延伸至與所述第二柵遠(yuǎn)離所述第二端的一側(cè)相切。

11、可選地，所述n型半導(dǎo)體區(qū)從所述第一端開始，延伸至與所述第二柵靠近所述第二端的一側(cè)相切。

12、可選地，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

13、所述漂移區(qū)為n型漂移區(qū)，所述半導(dǎo)體區(qū)為p型半導(dǎo)體區(qū)；所述p型半導(dǎo)體區(qū)從所述第二端開始，至少延伸至與所述第二柵遠(yuǎn)離所述第二端的一側(cè)相切，且至多延伸至與所述第一柵靠近所述第一端的一側(cè)相切。

14、可選地，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

15、所述絕緣柵雙極型晶體管還包括：p型接觸孔，位于所述背面金屬的所述第一端，且朝向靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的方向延伸，延伸進(jìn)入所述p型基區(qū)。

16、第二方面，本申請實施例公開了一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，包括：

17、在漂移區(qū)中刻蝕出溝槽；

18、在溝槽中填充半導(dǎo)體區(qū)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；所述超結(jié)結(jié)構(gòu)包括:?相對的第一側(cè)和第二側(cè)；所述第二側(cè)僅為所述漂移區(qū)，所述半導(dǎo)體區(qū)與所述漂移區(qū)一起形成所述第一側(cè)；

19、在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的第一側(cè)依次形成n型載流子存儲層、p型基區(qū)；

20、在所述p型基區(qū)上制備形成n型發(fā)射極、第一柵、第二柵、介質(zhì)層和正面金屬；所述第一柵和所述第二柵均從所述介質(zhì)層中靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的一側(cè)開始穿透所述p型基區(qū)，并延伸至所述超結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述第二柵與所述正面金屬連接；所述n型發(fā)射極位于所述介質(zhì)層中靠近所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的一側(cè)并延伸至所述p型基區(qū)內(nèi)，且所述n型發(fā)射極位于所述第一柵遠(yuǎn)離所述第二柵的一側(cè)；

21、在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的第二側(cè)依次形成場截止層、p型集電極和背面金屬。

22、可選地，采用離子刻蝕方式在漂移區(qū)中刻蝕出溝槽。

23、第三方面，本申請實施例還公開了一種用電器，包括任一項前述的絕緣柵雙極型晶體管。

24、本申請實施例中，在正向?qū)ㄟ^程中，超結(jié)結(jié)構(gòu)形成的橫向電場會加快空穴的移除進(jìn)而減少了空穴在p型基區(qū)和介質(zhì)層底部的積累，進(jìn)而優(yōu)化了絕緣柵雙極型晶體管的emi；此外，超結(jié)結(jié)構(gòu)形成的橫向電場會加快載流子的移動，因此還從一定程度上減小了正向開通損耗，另外，本申請的p型漂移區(qū)優(yōu)化了igbt關(guān)斷過程中的動態(tài)電場分布，有效減小了關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗。同時，本發(fā)明仍可以實現(xiàn)較好的電導(dǎo)調(diào)制，有利于獲得低導(dǎo)通壓降，優(yōu)化了器件導(dǎo)通壓降和關(guān)斷損耗的折中關(guān)系。簡單地說本發(fā)明可以使原本具有低導(dǎo)通壓降高關(guān)斷損耗的igbt在保證其低導(dǎo)通壓降的同時去降低關(guān)斷損耗。

技術(shù)特征：

1.一種絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，包括：超結(jié)結(jié)構(gòu)、場截止層、p型集電極、背面金屬、n型載流子存儲層、p型基區(qū)、n型發(fā)射極、第一柵、第二柵、介質(zhì)層以及正面金屬；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述n型載流子存儲層的摻雜濃度，大于所述n型半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度，且所述n型載流子存儲層的摻雜濃度為所述n型半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度的至少100倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述n型半導(dǎo)體區(qū)從所述第一端開始，延伸至與所述第二柵遠(yuǎn)離所述第二端的一側(cè)相切。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述n型半導(dǎo)體區(qū)從所述第一端開始，延伸至與所述第二柵靠近所述第二端的一側(cè)相切。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在與所述絕緣柵雙極型晶體管的厚度所在的方向垂直的方向上，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：靠近所述第一柵的第一端，以及靠近所述第二柵的第二端，所述第一端和所述第二端相對；

8.一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，采用離子刻蝕方式在漂移區(qū)中刻蝕出溝槽。

10.一種用電器，其特征在于，包括：權(quán)利要求1至7中任一項所述的絕緣柵雙極型晶體管。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法和用電器，涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域。絕緣柵雙極型晶體管包括：超結(jié)結(jié)構(gòu)、場截止層、P型集電極、背面金屬、N型載流子存儲層、P型基區(qū)、N型發(fā)射極、第一柵、第二柵、介質(zhì)層以及正面金屬；超結(jié)結(jié)構(gòu)由漂移區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)組成，場截止層、P型集電極和背面金屬依次層疊，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第二側(cè)，且場截止層靠近超結(jié)結(jié)構(gòu)；N型載流子存儲層、P型基區(qū)、介質(zhì)層和正面金屬依次層疊，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第一側(cè)，且N型載流子存儲層靠近超結(jié)結(jié)構(gòu)。本申請超結(jié)結(jié)構(gòu)形成的橫向電場會加快空穴的移除進(jìn)而減少了空穴在P型基區(qū)和介質(zhì)層底部的積累，進(jìn)而優(yōu)化了絕緣柵雙極型晶體管的EMI，減小了正向開通損耗。

技術(shù)研發(fā)人員：陳昊宇,李春艷,廖勇波,馬穎江,謝梓翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10