[发明专利]一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。本发明涉及一种栅控电压驱动型功率半导体器件，尤其涉及一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其加工方法。提供了一种制备工艺简便、不影响器件导通压降的前提下从而有效的减小米勒电容的一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。本发明通过增加一张光罩结合氮元素注入工艺，实现在栅极下方部分区域（宽度5um~10um）形成厚度较厚（大于2000A）的栅氧层，从而有效的减小米勒电容。本发明具有制备工艺简便、不影响器件导通压降的前提下从而有效的减小米勒电容等特点。

技术领域

本发明涉及一种栅控电压驱动型功率半导体器件，尤其涉及一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其加工方法。

背景技术

IGBT全称绝缘栅双极型晶体管，是一种BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)复合结构的栅控电压驱动型功率半导体器件，具备高输入阻抗、高速开关特性、导通状态低损耗等特点。IGBT器件是现代通用的电力半导体器件，主要应用于新能源、机车牵引、智能电网、高压变频器等领域。

常规的平面型IGBT器件基本结构如图1所示，包括N型衬底4，栅极1，发射极2，收集极3，P型井5，重掺杂的N型区6，改进安全工作区的重掺杂P型区7。

在器件在导通状态下，电子电流和空穴电流的通道如图1中点画线箭头所示。其中电子电流从N+型区6出发，流经沟道（栅极1和P型井5相交的区域），注入N型衬底4，从收集极3流出。而空穴电流从收集极3出发，流经N型衬底4，P型井5，然后在重掺杂的N型区6下方，被发射极2吸收。

从IGBT器件设计角度来看，单位面积下原胞数目的增加可以有效的降低器件导通压降Vcesat（饱和压降）的表现，改善器件整体功耗。但是，过为密集的原胞设计，会导致器件在极限工作条件下，特别是短路状态（SCSOA）下的热失效的风险加大。

常规IGBT器件设计会对原胞数目进行优化，并需适当增加相邻原胞的间距尺寸（Pitch），使器件导通压降Vcesat和极限短路（SCSOA）能力的矛盾达到了折中（Trade-off）。大幅度的提升器件的鲁棒性和极限状态下的可靠性。

然而事物均有两面性。增加相邻原胞的间距尺寸变相的会导致米勒（Miller）电容的增大，从而致使器件开关速度变慢，功耗增加。因此针对平面型IGBT器件，如何在器件导通压降Vcesat和极限短路（SCSOA）能力的矛盾达到了折中的同时，减少米勒电容一直是设计上的难点。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种制备工艺简便、不影响器件导通压降的前提下从而有效的减小米勒电容的一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管，包括N型衬底，栅极，发射极，收集极，P型井，重掺杂的N型区和重掺杂的P型区，还包括常规栅氧层和厚栅氧层；

所述厚栅氧层设置在N型衬底的顶面的中部位置，位于所述栅极与N型衬底之间；

所述常规栅氧层成形于所述厚栅氧层的侧壁，位于所述栅极与N型衬底之间；

所述厚栅氧层的厚度大于常规栅氧层的厚度。

所述常规栅氧层的厚度为1200A。

所述厚栅氧层的厚度为不小于2000A。

一种平面型IGBT器件米勒电容的绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括以下步骤：

1）、在N型衬底的表面进行氧化层生长；

2）、在氧化层上进行光刻工艺使邻原胞中心位置覆盖一层光刻胶保护，然后进行氮元素离子注入；