[发明专利]绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

说明书

本申请主张于2007年12月27日提交的韩国专利申请 No.10-2007-0138547的优先权，在此通过参考将该申请的全部内容并入本申 请中。

技术领域

本发明的实施例公开一种绝缘栅双极型晶体管(此后称为“IGBT”)及 其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种结合了MOS晶体管的绝缘栅结构 和双极型晶体管的高电流密度特性的元件(element)。与MOS晶体管不同， IGBT可以具有寄生PNPN闸流管(thyristor)结构，其中该寄生PNPN闸流 管结构包括N型漂移区、P+集电极区、P型基极以及位于栅极下方的沟道上 和/或上方的N+发射极。当NPN晶体管和PNP晶体管的电流增益总和等于 或大于1时，可以开启PNPN闸流管。这样会产生闩锁(latch up)现象，使 得栅极丧失其关闭能力。这种闩锁现象会限制IGBT的安全运行区(SOA)， 并且由于过量的电流会突然流经元件而造成元件损坏。

发明内容

本发明的实施例涉及一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及其制造方法。 本发明的实施例涉及一种IGBT及其制造方法，其中该方法可以最小化正向 压降(forward voltage drop)，并且可以防止寄生闸流管闩锁。

根据本发明的实施例，IGBT可以包括下列组件中的至少一个。在衬底 内形成的第一导电类型的集电极离子注入区。在集电极离子注入区上和/或上 方形成的第二导电类型的第一缓冲层，并且多个第一缓冲层的每一个包括第 一段缓冲层(segment buffer layer)和第二段缓冲层。从衬底表面至集电极离 子注入区的上表面形成沟槽，第一导电类型的多晶硅层(poly layer)填充在 沟槽中，其中第一导电类型的多晶硅层可以具有接触结构。形成在该衬底中 并在该沟槽的内部表面处与该第一导电类型的多晶硅层相接触的第二导电 类型的第二缓冲层。在位于第一缓冲层上和/或上方的衬底中形成的第一导电 类型的基极区。在基极区一侧的衬底上和/或上方形成的栅极。在基极区内形 成的第二导电类型的发射极离子注入区。该第一段缓冲层的离子注入浓度不 同于该第二段缓冲层的离子注入浓度。

根据本发明的实施例，制造IGBT的方法可以包括下列步骤中的至少一 步。通过注入第一导电类型的离子，在衬底内形成集电极离子注入区。通过 注入第二导电类型的离子，在集电极离子注入区上和/或上方形成第一缓冲 层，其中多个第一缓冲层的每一个包括第一段缓冲层和第二段缓冲层。通过 注入第一导电类型的离子，在第一缓冲层上和/或上方的衬底中形成基极区。 形成从衬底至集电极离子注入区的上表面的沟槽。通过在该沟槽的内部表面 处实施离子注入工艺，在衬底区中形成与沟槽相接触的第二导电类型的第二 缓冲层。通过注入离子的多晶硅填充沟槽，形成第一导电类型的多晶硅层。 通过注入第二导电类型的离子，在各个基极区内形成发射极离子注入区。该 第一段缓冲层的离子注入浓度不同于该第二段缓冲层的离子注入浓度。

对于不同区域，流经缓冲层的注入的空穴电流的量可以不同。可以相对 地降低注入基极区的阻抗(Rp)区中的空穴电流(其会造成闩锁)，从而增 加闩锁电流。因此，可以最小化正向压降，并且可以防止寄生闸流管产生闩 锁。

附图说明

示例性图1为根据本发明实施例的IGBT的侧视图。

示例性图2至图8说明了根据本发明实施例的IGBT的制造方法的侧视 图。

具体实施方式

下文将结合随附附图对根据本发明实施例的绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)及其制造方法进行描述。根据本发明的实施例，第一导电类型可以 为P型，而第二导电类型可以为N型。根据其它实施例，第一导电类型可以 为N型，而第二导电类型可以为P型。