一種新型輕穿通igbt器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及功率半導體器件領域，具體地，涉及一種新型輕穿通IGBT器件。
【背景技術】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是一種是由BJT(Bipolar Junct1n Transistor，雙極型三極管)和M0S(Metal-0xid-Semicon-ductor，絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，集合有MOSFE(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半場效晶體管)的高輸入阻抗和GTR (Giant Transistor，電力晶體管)的低導通壓降兩者的優點，具有驅動功率小而飽和壓降低的特點，普遍適用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
[0003]為了進一步挖掘IGBT結構的潛力，IGBT的經歷了從穿通型結構到非穿通型結構，繼而到輕穿通型結構的演變。如圖1所示的一種第二代輕穿通型IGBT器件的元胞切面，由于集合了 P+型浮空層和N型載流子存儲層結構，可使IGBT器件具有高擊穿電壓、低正向導通壓降和關斷損耗低等優點，但是由于N型載流子存儲層較厚(一般為5微米左右)，與N-襯底層形成的NN-型空穴勢皇因此較高，在正向導通時的電導調制作用下，NN-結處將聚集大量的空穴，使得器件的內部飽和電流也將大幅度增加，因此這種輕穿通型IGBT器件的短路安全工作區較小，在大電流沖擊下容易損壞IGBT器件。
[0004]針對上述第二代輕穿通型IBGT器件的問題，需要提供一種新的輕穿通型IBGT器件及制備方法，可使IGBT器件在具有高擊穿電壓、低正向導通壓降和關斷損耗低等優點的基礎上，能夠抑制內部飽和電流的增加，擴展其短路安全工作區，從而有效避免產生大電流沖擊，確保IGBT器件的工作壽命。
【實用新型內容】
[0005]針對前述第二代輕穿通型IBGT器件的問題，本實用新型提供了一種新型輕穿通IGBT器件，在具有高擊穿電壓、低正向導通壓降和關斷損耗低等優點的基礎上，能夠抑制內部飽和電流的增加，擴展其短路安全工作區，從而有效避免產生大電流沖擊，確保IGBT器件的工作壽命。
[0006]本實用新型采用的技術方案，提供了一種新型輕穿通IGBT器件，包括若干個呈并聯結構的元胞，其特征在于，所述元胞的下表面連接集電極，且向上依次設有集電極金屬接觸層、第一 P+摻雜層、N型緩沖層和N-襯底層；所述元胞的上表面分別連接發射極和柵極，在發射極的下方向下依次設有發射極金屬接觸層、第二 P+摻雜層、P-摻雜層和N型載流子存儲層，在柵極的下方向下依次設有柵極金屬接觸層、由多晶硅柵和柵氧化層組成的溝槽柵結構和P+型浮空層；所述發射極金屬接觸層位于兩柵極金屬接觸層之間且間隔設置，所述第二 P+摻雜層、P-摻雜層和N型載流子存儲層位于兩溝槽柵結構之間，且在第二 P+摻雜層與柵氧化層之間設有若干個并排的N+摻雜塊層和絕緣塊層，所述N+摻雜塊層和絕緣塊層相錯間隔排布，且均為同高、同寬的長方體結構，所述N型載流子存儲層與N-襯底層相連，所述P+型浮空層位于溝槽柵結構下部且分別與柵氧化層和N-襯底層相連。在所述IGBT器件的元胞結構中，一方面所述N型載流子存儲層與N-襯底層配合，可在正向導通時使得N-襯底層中靠近發射極一側的空穴濃度增高，降低器件的正向導通壓降和關斷損耗，同時所述P+型浮空層可改善槽柵底部的電場集中效應，有效減小最大峰值電場，大大提高器件的擊穿電壓，從而使IGBT器件具有高擊穿電壓、低正向導通壓降和關斷損耗低等優點；另一方面，相比較于現有的、呈長條狀的N+摻雜層結構，在第二 P+摻雜層與柵氧化層之間設置的所述呈相錯間隔且并排狀的N+摻雜塊層和絕緣塊層結構，可使形成的內部發射極集成電阻在均流效果基本不變的情況下，其導流截面積更小，平均電阻率更高，從而大幅度增大了內部發射極集成電阻的電阻值，有效抑制內部飽和電流的增加，進而擴展了 IGBT器件的短路安全工作區，可避免產生大電流沖擊，確保器件的工作壽命。
[0007]具體的，所述絕緣塊層的長度不小于0.3倍N+摻雜塊層的長度且不大于0.6倍N+摻雜塊層的長度。
[0008]具體的，所述N+摻雜塊層的長寬比為3:2。
[0009]具體的，所述發射極金屬接觸層局部連接位于其兩側下方的N+摻雜塊層和絕緣塊層。
[0010]具體的，所述溝槽柵結構的深度大于第二 P+摻雜層、P-摻雜層和N型載流子存儲層三者的厚度之和且不超過I微米。
[0011 ] 綜上，采用本實用新型所提供的一種新型輕穿通IGBT器件，所述IGBT器件集合了N型載流子存儲層和P+型浮空層結構，在具有高擊穿電壓、低正向導通壓降和關斷損耗低等優點的基礎上，還能夠通過在第二 P+摻雜層與柵氧化層之間設置的呈相錯間隔且并排狀的N+摻雜塊層和絕緣塊層結構，大幅度增大內部發射極集成電阻的電阻值，有效抑制內部飽和電流的增加，進而擴展IGBT器件的短路安全工作區，可避免產生大電流沖擊，確保器件的工作壽命。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是現有的一種第二代輕穿通型IGBT器件的元胞切面示意圖。
[0014]圖2是本實用新型實施例提供的新型輕穿通IGBT器件的元胞切面示意圖。
[0015]圖3是本實用新型實施例提供的新型輕穿通IGBT器件的元胞平面示意圖。
[0016]上述附圖中:1、集電極金屬接觸層2、第一 P+摻雜層3、N型緩存層4、N-襯底層5、N型載流子存儲層6、P-摻雜層7、N+摻雜塊層8、絕緣塊層9、第二 P+摻雜層10、發射極金屬接觸層11、柵極金屬接觸層12、多晶硅柵13、柵氧化層14、P+型浮空層。
【具體實施方式】
[0017]以下將參照附圖，通過實施例方式詳細地描述本實用新型提供的新型輕穿通IGBT器件。在此需要說明的是，對于這些實施例方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構成對本實用新型的限定。
[0018]本文中描述的各種技術可以用于但不限于功率半導體器件領域，還可以用于其它類似領域。
[0019]本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/或B，可以表示:單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術語“或/和”是描述另一種關聯對象關系，表示可以存在兩種關系，例如，A或/和B，可以表示:單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”關系。
[0020]實施例一，圖2示出了本實施例提供的新型輕穿通IGBT器件的元胞切面示意圖，圖3示出了本實施例提供的新