[发明专利]一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构及其制作方法

说明书

本发明提供了一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构及其制作方法。该结构包括衬底、设置在衬底上表面的元胞掺杂区、集成反型MOS掺杂区、隔离栅电极的介质层、与元胞结构相匹配的电极金属和栅结构。本发明提供的一种集成反型MOS高关断能力绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可在不影响其它特性的前提下，提高器件有源区关断时的少子抽取能力，进而提高芯片的关断能力。

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极型晶体管，具体涉及一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构及其制作方法。

背景技术

功率半导体芯片(如IGBT、MOSFET、MCT等)由有源区和终端区组成，有源区为芯片的主要通流区域，为降低半导体芯片表面电场而设计的耐压结构终端区环绕在有源区外围。有源区和终端区间的过渡区域，环绕芯片的一周为栅汇流条，用来将栅PAD信号均匀传送到每个元胞处。

以目前常见的IGBT为例，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件的结构与MOSFET(metallic oxide semiconductor fieldeffecttransistor金属氧化物半导体场效应晶体管)的结构十分相似，两者的主要差异是IGBT用P+基片取代了MOSFET的N+缓冲层，P+和N-区之间创建了一个PN结。共有三个极：栅极G、发射极E和集电极C。IGBT器件是电压全控型器件，除了具有低功耗、高频率、高电压、大电流等优点外，其需要的驱动电路与控制电路简单，驱动功耗低，被人们视为电力电子技术第三次革命的代表性产品，是电能智能化管理和节能减排的核心器件。

随着经济的持续高速发展，能源危机日趋严重，供需之间存在的矛盾日益凸显，发展节能产业与新能源产业势在必行。在节能方面电力电子器件扮演着重要的角色，既是机械自动化、控制智能化的关键部件，也是节约电能的半导体器件。因此，大力发展电力电子器件的设计制造以及模块的开发和应用是节约电能的重要措施。作为电力电子器件代表的IGBT是提高整机系统性能指标和节能指标的首选产品。

现有技术中，衬底上表面过渡区结构通常为掺杂和非掺杂两种类型，即等效为一根导线或者绝缘电阻，不具有通断功能。掺杂的导线类型关断时具有少子抽取能力，导通时也同样抽取，降低了少子的存储作用，增大了器件的压降；非掺杂的绝缘电阻类型具有一定的少子存储作用，但关断时，过渡区的少子抽取负担较重，易导致器件关断失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，以IGBT为例，本发明提出了一种反型MOS过渡区结构，可以在导通的时候具有少子存储作用，同时，栅加负压时关断，提供少子释放的额外路径，提高关断能力。

为了达到上述目的，本发明提供了下述技术方案：

一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构，包括：

衬底101和衬底101上表面设置的元胞掺杂区102和103、汇流条106、终端掺杂区107和终端场板108；衬底101下表面设置有背面掺杂区104和背面金属电极109；

元胞掺杂区103的上表面设置有正面金属电极105；正面金属电极105与元胞掺杂区102欧姆接触；

汇流条106与衬底101过渡区上表面形成MOS结构；

终端掺杂区107的上表面设有终端场板108；

背面金属电极109与背面掺杂区104欧姆接触。

一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构的第一优选方案，汇流条106与有源区中元胞掺杂区102、终端掺杂区107形成反型MOS结构。

一种绝缘栅双极型晶体管反型MOS过渡区结构的第二优选方案，