[发明专利]绝缘栅双极型晶体管及其形成方法

说明书

本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管及其形成方法，其中，晶体管包括：衬底，所述衬底包括：器件区和集电区，所述器件区包括：控制区和关断区；位于所述控制区和关断区衬底中的漂移区，所述漂移区与所述集电区接触；位于所述控制区和关断区衬底中的阱区；位于所述控制区的第一栅极结构，所述第一栅极结构与所述漂移区和阱区接触；位于所述控制区衬底中的发射区，所述发射区位于所述第一栅极结构一侧和两侧，所述漂移区与所述发射区以所述阱区隔离，所述发射区与所述关断区的阱区电连接；位于所述集电区衬底中的集电区。所述关断区阱区会从所述漂移区中抽取空穴，从而增加所形成绝缘栅双极型晶体管的关断速度，降低关断能耗。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其形成方法。

背景技术

随着半导体器件集成度的提高，晶体管的关键尺寸不断缩小，关键尺寸的缩小意味着在芯片上可布置更多数量的晶体管。然而，晶体管尺寸的急剧减小对晶体管的性能提出更高的要求。

在中大功率的开关电源装置中，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolartransistor，IGBT)由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。

绝缘栅双极型晶体管是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，因此，可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件高输入阻抗、驱动简单和快速的优点，又具有双极型器件低导通压降及容量大的优点。

然而，现有技术形成的绝缘栅双极型晶体管存在关断拖尾时间长、关断能耗大的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种绝缘栅双极型晶体管及其形成方法，能够缩短绝缘栅双极型晶体管的关断拖尾时间，降低关断能耗。

为解决上述问题，本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管，包括：衬底，所述衬底包括：器件区和集电区，所述器件区和集电区在垂直于所述衬底表面的方向上叠层设置，所述器件区衬底包括：控制区和关断区，所述控制区和关断区在平行于所述衬底表面的方向上设置；位于所述控制区和关断区衬底中的漂移区，所述漂移区与所述集电区接触；位于所述控制区和关断区衬底中的阱区，所述阱区与漂移区接触；位于所述控制区内的第一栅极结构，所述第一栅极结构与所述漂移区和阱区接触；位于所述控制区阱区中的发射区，所述发射区位于所述第一栅极结构一侧或两侧的衬底中，所述漂移区与所述发射区以所述阱区隔离，所述发射区与所述关断区的阱区电连接。

可选的，所述发射区与漂移区中具有第一掺杂离子，所述第一掺杂离子为N型离子；所述阱区和集电区中具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子为P型离子。

可选的，所述漂移区和所述阱区沿垂直于所述衬底表面的方向重叠，所述漂移区位于所述阱区与所述集电区之间；所述第一栅极结构贯穿所述控制区的阱区，且位于所述控制区的漂移区中。

可选的，所述第一栅极结构位于所述漂移区表面；所述阱区位于所述第一栅极结构两侧的漂移区中，所述发射区位于所述第一栅极结构两侧的阱区中。

可选的，还包括：连接所述发射区与所述关断区的阱区的金属结构。

可选的，还包括：位于所述控制区第一栅极结构上的介质层，所述介质层暴露出所述关断区的阱区以及所述发射区，所述金属结构位于所述关断区的阱区表面、所述发射区表面以及所述控制区的介质层上。

可选的，所述金属结构的材料为铜或铝。

可选的，所述衬底还包括：连接区，所述连接区与所述器件区沿平行于所述第一栅极结构延伸方向设置，所述第一栅极结构延伸至所述连接区。

可选的，还包括：连接所述连接区第一栅极结构的栅极连接结构。