本實(shí)用新型涉及IGBT器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT。

背景技術(shù)：

絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是在金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管(Bipolar)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型復(fù)合功率器件，具有MOS輸入、雙極輸出功能。IGBT集Bipolar器件通態(tài)壓降小、載流密度大、耐壓高和功率MOSFET驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)于一身。作為電力電子變換器的核心器件，為應(yīng)用裝置的高頻化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基礎(chǔ)。自IGBT商業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，作為新型功率半導(dǎo)體器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的頻率應(yīng)用范圍內(nèi)占據(jù)重要地位。IGBT廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C(通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子)、航空航天、國(guó)防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，但是現(xiàn)有的IGBT還存在功耗高的問(wèn)題，這是因?yàn)镸OSFET電流在開(kāi)關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)，這種殘余電流值(尾流)的降低完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān)，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)洌瑢哟魏穸群蜏囟?，少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形，導(dǎo)致功耗升高、交叉導(dǎo)通問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT，既適用于集成電路，又可以得到低通態(tài)功耗和高開(kāi)關(guān)速度。

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型的適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT包括：

n-型基區(qū)；

P型基區(qū)，所述P型基區(qū)為兩個(gè)且分別位于所述n-型基區(qū)的左上部和右上部；

N+集電區(qū)，位于左上部的P型基區(qū)的上表面內(nèi)；

背P+層發(fā)射區(qū)，位于右上部的P型基區(qū)的上表面；

集電極，位于所述n-型基區(qū)的下表面且與所述背P+層發(fā)射區(qū)電連接；

P柱，所述P柱為多個(gè)且分布在所述n-型基區(qū)的內(nèi)兩側(cè)。

本實(shí)用新型所述IGBT還包括發(fā)射極，所述發(fā)射極位于左上部的P型基區(qū)和N+集電區(qū)的上表面。

本實(shí)用新型所述IGBT還包括柵氧化層，所述柵氧化層位于所述N+集電區(qū)、n-型基區(qū)以及兩個(gè)所述P型基區(qū)的上表面。

本實(shí)用新型所述IGBT還包括多晶柵，所述多晶柵位于所述柵氧化層的上表面，所述多晶柵的上表面上設(shè)有柵電極。

本實(shí)用新型的適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT的有益效果是：本實(shí)用新型的超結(jié)IGBT集成了超結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，即在n-型基區(qū)的內(nèi)兩側(cè)插入多個(gè)P柱，多個(gè)P柱可以進(jìn)行電荷補(bǔ)償，以提高擊穿電壓和降低通態(tài)電阻。超結(jié)IGBT的背P+層發(fā)射區(qū)與正面的集電極電連接，這樣便將集電集引到超結(jié)IGBT的正面上，有利于在集成電路上的應(yīng)用。本實(shí)用新型的超結(jié)IGBT既適用于集成電路，又可以起到增大電流密度的作用。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本實(shí)施例的適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT的等效電路圖。

其中：n-型基區(qū)1、p型基區(qū)2、p柱3、N+集電區(qū)4、柵氧化層5、多晶柵6、集電極7、發(fā)射極8、背P+層發(fā)射區(qū)9、柵電極10。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

如圖1所示，本實(shí)施例的適用于集成電路的新型結(jié)構(gòu)超結(jié)IGBT包括n-型基區(qū)1、p型基區(qū)2、N+集電區(qū)4、背P+層發(fā)射區(qū)9、集電極7和p柱3，其中p型基區(qū)2為兩個(gè)且分別位于n-型基區(qū)1的左上部和右上部，N+集電區(qū)4位于左上部的p型基區(qū)2的上表面內(nèi)，背P+層發(fā)射區(qū)9位于右上部的p型基區(qū)2的上表面，集電極7位于n-型基區(qū)1的下表面且與背P+層發(fā)射區(qū)9電連接，p柱3為多個(gè)且分布在n-型基區(qū)1的內(nèi)兩側(cè)。本實(shí)施例的IGBT還包括發(fā)射極8、柵氧化層5和多晶柵6，發(fā)射極8位于左上部的p型基區(qū)2和N+集電區(qū)4的上表面，柵氧化層5位于N+集電區(qū)4、n-型基區(qū)1以及兩個(gè)p型基區(qū)2的上表面，多晶柵6位于柵氧化層5的上表面，多晶柵6的上表面上設(shè)有柵電極10。

本實(shí)施例的超結(jié)IGBT集成了超結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，即在n-型基區(qū)1的內(nèi)兩側(cè)插入多個(gè)p柱3，多個(gè)p柱3可以進(jìn)行電荷補(bǔ)償，以提高擊穿電壓和降低通態(tài)電阻。由于p柱3的插入，IGBT器件加偏壓時(shí)不僅在縱向存在電場(chǎng)，還在橫向上產(chǎn)生一個(gè)恒定的電場(chǎng)，使橫向的pn結(jié)耗盡，起到電壓支持層的作用。IGBT器件的耐壓能力取決于漂移層n-型基區(qū)1的厚度，而作為電流通路的n-型基區(qū)1摻雜濃度可以大幅度提高將近一個(gè)數(shù)量級(jí)，這使得通態(tài)電阻大大降低。同樣，超結(jié)IGBT可以在相同的擊穿電壓、相同的通態(tài)電阻Ron下使用更小的管芯面積，從而減小柵電荷，提高開(kāi)關(guān)頻率。而且該結(jié)構(gòu)導(dǎo)通過(guò)程中只有多數(shù)載流子—電子的參與，而沒(méi)有少數(shù)載流子的參與，所以本實(shí)施例中的超結(jié)IGBT沒(méi)有電流拖尾現(xiàn)象，因此該超結(jié)IGBT可以同時(shí)得到低通態(tài)功耗和高開(kāi)關(guān)速度。

本實(shí)施例的超結(jié)IGBT的背P+層發(fā)射區(qū)9與正面的集電極7電連接，這樣便將集電集引到超結(jié)IGBT的正面上，有利于在集成電路上的應(yīng)用。

本實(shí)施例的超結(jié)IGBT既適用于集成電路，又可以起到增大電流密度的作用。

本實(shí)施例的超結(jié)IGBT的制造方法如下：

1.用類(lèi)似形成超結(jié)的工藝在硅襯底上外延一層外延層，并在該區(qū)域注入B,劑量大約為1e14，能量為60kev,然后熱擴(kuò)散，溫度為1150度，時(shí)間為120分鐘；

2.然后外延幾層外延層，并在該區(qū)域注入B,并熱擴(kuò)散，劑量大約為1e13，能量為60kev,然后熱擴(kuò)散，溫度為1050度，時(shí)間為60分鐘，第一次注入B的窗口比后面的幾次都要大很多，目的是用來(lái)連接背面的P+集電極7；

3.再利用常規(guī)的IGBT工藝，形成正面的IGBT結(jié)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。由本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。