绝缘栅双极型晶体管的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种绝缘栅双极型晶体管，包括：发射极；以及半导体主体，其中所述半导体主体包括：第一基区，具有第一导电类型；源区，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，并与所述第一基区形成第一pn结；防闩锁区（P+），形成在所述第一基区中，具有至少一个位于所述源区之下并与所述源区接触的第一部分，所述防闩锁区具有所述第一导电类型，并且掺杂浓度大于所述第一基区的掺杂浓度；以及至少一个沟槽，其中，所述至少一个沟槽被填充有栅电极，其中，所述至少一个沟槽具有：第一沟槽部，具有第一宽度；以及第二沟槽部，具有第二宽度；所述第二宽度不同于所述第一宽度。通过本实用新型的技术方案，防止了IGBT发生闩锁效应。
【专利说明】绝缘栅双极型晶体管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种绝缘栅双极型晶体管。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极型晶体管(IGBT:1nsulated Gate Bipolar Transistor)是由金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:Metal-0xide-Semiconductor Field-EffectTransistor)和双极型晶体管(BJT:Bipolar Junction Transistor)复合而成的半导体器件，其兼具这两种器件的优点，既具有MOSFET的驱动功率小和开关速度快的优点，又具有BJT的饱和压降低且电流承载容量大的优点。因此，近年来IGBT已经广泛应用于诸如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等需要进行电力转换的领域。 [0003]图1示出了现有的IGBT的一个实例。如图1所示，IGBT100被示出为具有沟槽栅场终止型结构，其包括顺次层叠的P型集电区ll、n型场终止区12、n-型漂移区13、p型基区14以及η+型源区15，以及形成在η-型漂移区13、ρ型基区14以及η+型源区15中的栅极16和栅氧化层17。
[0004]进一步地，在图1所示的IGBT100中，栅极16包括具有均匀截面宽度的上部栅极161以及截面宽度大于上部栅极161的截面宽度的下部栅极162。这种结构可被称为局部窄台(PNM:Partially Narrow Mesa)结构。在 Masakiyo Sumitomo 等人发表于 2012 年第 24届国际功率半导体器件与功率集成电路会议(ISPSD !International Symposium on PowerSemiconductor Devices and IC)的论文“Low Loss IGBT with Partially Narrow MesaStructure (PNM-1GBT) ”以及美国专利第US7800187B2号中记载了具有类似结构的IGBT。通过形成如图1中虚线框所示的局部窄台结构(两个相邻沟槽栅之间的基区被窄化)，能够在确保不减小金属-半导体接触面积的情况下减小台面宽度(两个相邻沟槽栅之间的基区的宽度)，从而IGBT100的饱和电压显著降低，并且通态电压和关断损耗之间也能获得良好权衡。
[0005]然而，在图1所示的IGBT100中，台面区域变窄使得该区域中的电流密度增加。在IGBT100关断过渡期间，该区域中的大部分或者几乎所有的电流由空穴运载，高空穴电流密度要流向下一个P接触区，导致电流在流过P型基区14的位于η+型源区15之下的部分时产生横向电压降(lateral voltage drop)。该电压降使得IGBT100的寄生晶闸管(具有由P型集电区11、η型场终止区12/η-型漂移区13、ρ型基区14以及η+型源区15构成的PNPN结构)中的NPN管被导通,这特别是在过电流截止(over-current-turn-off)时更容易发生。结果，IGBT100发生闩锁(Latch up)效应，其中的等效MOSFET的控制能力降低甚至无效，IGBT100最终将因过热而损坏。
[0006]对于局部窄台结构的IGBT可能出现如上所述的闩锁现象，不仅如此，对于通常的IGBT也可能出现闩锁现象。
[0007]第二个问题是:在PNM-1GBT中，通常实现了沟槽的高密度。因此，PNM-1GBT每个区域都具有大的沟道宽度和高的沟道导电率。这意味着在短路操作时，极高的电流密度流过器件，并伴随有高的集电极-发射极电压。这将导致器件在几个微秒内损坏。
[0008]第三个问题是:台面结构的末端将会有拐角(corner)或者沟槽(trench)的以某种方式弄圆的结构。由于几何原因(如果栅极围绕该拐角将会更明显(effective)，由于沟道区域不同的掺杂等级(在氧化期间硼分离到栅极氧化物中，或在不同的晶面(crystallographic plane)平面中高温退火是不同的),或者由于栅极氧化物不同的性能，例如厚度或界面电荷(这些也取决于各个晶面)，在该区域(台面末端区域)，MOS沟道阈值电压将不同于(通常低于)台面的长侧处的电压。这会导致在台面末端更高的电流密度或者甚至长期退化和阈值电压的不稳定。
[0009]PNM-1GBT在US6521538B2以及US7800187B2中进行了描述。然而，现有技术中还没有提出对于上述技术问题的解决方案。在US7800187B2中所示的结构具有以下缺陷:与η+区的接触以及间隔的P体区占用很大区域，这抵消了 PNM-1GBT的基本思想，PNM-1GBT的基本思想是实现非常窄的台面区域，从而在导通状态下在η基体区域中实现高载流子浓度。
实用新型内容
[0010]鉴于上述问题，期望提供至少能够避免上述一个缺陷的IGBT器件。
[0011]根据本实用新型的一个方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括:发射极；以及半导体主体，其中所述半导体主体包括:第一基区，具有第一导电类型；源区，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，并与所述第一基区形成第一 pn结；防闩锁区，形成在所述第一基区中，具有至少一个位于所述源区之下并与所述源区接触的第一部分，所述防闩锁区具有所述第一导电类型，并且掺杂浓度大于所述第一基区的掺杂浓度；以及至少一个沟槽，其中，所述至少一个沟槽被填充有栅电极，其中，所述至少一个沟槽具有:第一沟槽部，具有第一宽度；以及第二沟槽部，具有第二宽度；所述第二宽度不同于所述第一宽度。
[0012]优选地，所述第一基区的一部分横向方向位于所述防闩锁区的第二部分和所述至少一个沟槽之间。
[0013]优选地，所述第一基区的一部分横向方向位于所述防闩锁区的第一部分和所述至少一个沟槽之间。
[0014]优选地，所述防闩锁区与所述沟槽之间的距离为100nm-800nm。
[0015]优选地，所述防闩锁区的至少一部分与所述至少一个第一沟槽的绝缘部接触，所述绝缘部将所述栅电极至少与所述源区和所述第一基区绝缘。
[0016]优选地，所述源区包括第一源区和第二源区，其中，所述防闩锁区的第二部分和所述第一基区的在所述发射极侧的表面的一部分位于所述发射极侧的所述第一源区的表面和所述第二源区的表面之间。
[0017]优选地，所述源区沿着所述第一方向的宽度为0.5 μ m-3 μ m。
[0018]优选地，所述防闩锁区形成有凹槽，其中，所述凹槽被填充有所述发射极的一部分，使得所述发射极与所述源区和所述防闩锁区接触。
[0019]优选地，所述凹槽的深度至少等于所述防闩锁区的第一部分和所述源区之间的pn结的深度。
[0020]优选地，所述凹槽在与所述至少一个沟槽的延伸方向相同的方向延伸。[0021]优选地，介电层位于所述发射极和所述半导体主体之间；
[0022]所述发射极包括:第一发射极部分，位于所述介电层之上；以及第二发射极部分，穿过所述介电层，从所述第一发射极部分延伸至所述凹槽中。
[0023]优选地，所述源区包括第一源区和第二源区，分别位于所述第二发射极部分的两侧。
[0024]优选地，所述第二沟槽部沿所述绝缘栅双极型晶体管的垂直方向设置在所述第一沟槽部之下，其中，在所述绝缘栅双极型晶体管的横向方向，所述第二宽度大于所述第一宽度。
[0025]优选地，所述第一沟槽部的第一宽度是沿所述第一沟槽部的均匀宽度。
[0026]优选地，所述至少一个沟槽包括绝缘部，将所述栅电极至少与所述源区和所述第
一基区绝缘。
[0027]优选地，一对所述栅极沟槽和所述源区限定出一个台面结构，所述台面结构的末端的某些位置具有拐角结构、倒角结构或圆弧结构。
[0028]优选地，所述防闩锁区的多个部位以预定间隔延伸至所述栅极沟槽结构的预定位置。
[0029]优选地，所述栅极还包括:栅极沟槽连接部，垂直于所述至少一个栅极沟槽的延伸方向，并连接两个所述栅极沟槽。
[0030]优选地，所述防闩锁区的预定部位延伸至所述栅极沟槽连接部；或所述防闩锁区的预定部位延伸至所述至少一个沟槽与所述栅极沟槽连接部所形成的拐角处。
[0031]优选地，所述绝缘栅双极型晶体管是沟槽栅场终止型绝缘栅双极型晶体管。
[0032]优选地，所述的绝缘栅双极型晶体管还包括:漂移区，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，并位于所述第一基区的与发射极侧相反的一侧，并与所述第一基区形成第二 pn结；集电区，具有所述第一导电类型，并位于所述第二基区的与所述第一基区侧相反的一侧；以及集电极，与所述集电区接触。
[0033]优选地，所述至少一个沟槽在所述漂移区中延伸。
[0034]优选地，所述的绝缘栅双极型晶体管，还包括:介电层，位于所述发射极和所述第一基区之间；所述发射极包括:第一发射极部分，位于所述介电层之上；以及第二发射极部分，穿过所述介电层，从所述第一发射极部分延伸至所述源区，并与所述源区形成接触区。
[0035]优选地，在所述发射极和所述源区之间设置有接触区。
[0036]优选地,所述接触区包含硒或硫原子。
[0037]优选地，所述接触区是阻挡层。
[0038]优选地，所阻挡层包括T1、Tiw、TiN, TaN中的至少一个。
[0039]通过本实用新型的技术方案，有效防止了在IGBT发生闩锁(Latchup)效应；而且降低了在短路操作时流过器件的电流密度，延长了器件寿命；减小或消除了 MOS沟道阈值电压的不稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]在附图中，不同视图中的相似参考符号一般表示相同部分。附图不一定按比例绘制，重点在于对本实用新型的原则进行图解说明。在以下说明中，根据以下附图对本实用新型的各个实施方式进行了说明，在附图中:
[0041 ] 图1是示出现有的IGBT的一个实例的斜视图；
[0042]图2A是示出根据本实用新型的一个实施方式的IGBT的截面图；
[0043]图2B是示出根据本实用新型的一个实施方式的IGBT的斜视图。
[0044]图3是示出根据本实用新型的一个变形例的IGBT的斜视图；
[0045]图4是示出根据本实用新型的一个变形例的IGBT的斜视图；
[0046]图5A、图5B和图5C是示出根据本实用新型的另外的几个变形例的IGBT的截面图；以及
[0047]图6是示出根据本实用新型的另一个变形例的IGBT的截面图。
【具体实施方式】
[0048]以下详细说明参照附图进行，附图以图解方式示出可实施本实用新型的具体细节和实施方式。
[0049]本文可使用关于在侧面或表面“之上”形成材料的词语“之上”，表示该材料可“直接”形成于所述侧面或表面“之上”，例如，与其直接接触；或者，也可表示材料“间接”形成于所述侧面或表面“之上”，所述侧面或表面与该材料之间设有一个或多个附加层。因为实施方式的组件可设置于多种不同的方位，所以方向性术语仅用于示出的目的，而绝不是用于限制。
[0050]本实用新型的核心之一是通过在源区之下使用区域ρ+(防闩锁区)防止在IGBT中发生闩锁。
[0051]本实用新型的实施方式中，在η+源区之下插入一区域p+，目的是减小源区之下的P区的电阻。因此空穴能够通过该高导电率区域流到发射极接触区(contact)，而不会导致压降过大以将源极-体区-Pn结正向偏置，从而防止了闩锁。
[0052]优选实施例:
[0053]I)在一个优选实施例中，区域ρ+和通过沟槽接触与η+源区同时接触。
[0054]2)在第二优选实施例中，区域P+到达位于台面的末端的某些位置的沟槽。这可以是一个拐角(corner)或者位于台面的最末端。在这些位置，源极之下的ρ掺杂如此高，以至于在额定范围内的栅极电压下没有MOS沟道能够形成。因此，上述降低的或不稳定的MOS阈值电压的问题得到了解决。
[0055]3)在第三优选实施例中，区域P+到达沟槽的沿着台面的大部分或多或少的规则间隔开的位置。这导致沟道宽度以及短路模式流过的电流的相当大的减少。取决于剩余的有源沟道宽度，可以实现更长的短路持续时间。
[0056]以下参照附图具体描述:
[0057]图2Α是示出根据本实用新型的一个实施方式的IGBT的截面图。参照图2Α，IGBT200被示出为具有沟槽栅场终止型结构，其包括顺次层叠的集电极C、ρ型集电区21、η型场终止区22、η-型漂移区23 ;半导体主体，其中所述半导体主体包括:ρ型基区24以及η+型源区25，以及形成在η-型漂移区23、ρ型基区24以及η+型源区25中的栅极26和栅氧化层27，其中，所述η+型源区25与所述第一基区24形成第一 pn结。另外，在ρ型基区
24、η+型源区25、栅极26的上表面上形成有介电层(层间电介质)28。其中，η-型漂移区23位于所述第一基区24的与发射极侧相反的一侧，并与所述第一基区24形成第二 pn结。
[0058]IGBT200还包括至少一个沟槽，其中所述至少一个沟槽被填充有栅电极26，其中，所述至少一个沟槽具有:第一沟槽部261 (为了便于说明，填充在所述第一沟槽部261中的第一栅极部也由标号261表示)，具有第一宽度；以及第二沟槽部262 (为了便于说明，填充在所述第二沟槽部262中的第二栅极部也由标号262表示)。所述第二沟槽部262沿所述绝缘栅双极型晶体管200的垂直方向设置在所述第一沟槽部261之下，其中，在所述绝缘栅双极型晶体管200的横向方向，所述第二宽度大于所述第一宽度。所述至少一个沟槽在所述漂移区23中延伸。
[0059]所述第一沟槽部261的第一宽度是沿所述第一沟槽部的均匀宽度。
[0060]所述至少一个沟槽包括绝缘部27，将所述栅电极26至少与所述源区25和所述第一基区24绝缘。
[0061]IGBT200还具有发射极29,发射极29包括第一发射极部分291和第二发射极部分292。第一发射极部分291形成在介电层28上，换句话说，介电层28位于所述发射极29和所述半导体主体之间。第二发射极部分292从第一发射极部分291的下表面向下延伸穿过介电层28，与η+型源区25接触。
[0062]集电区21具有所述第一导电类型，并位于所述第二基区(漂移区23)的与所述第一基区24侧相反的一侧；集电极C与所述集电区21接触。
[0063]该实施方式中，还设置有接触区P+ (防闩锁区)，形成在P型基区24中，所述接触区P+的至少一部分位于所述源区25之下并与所述源区25接触，所述接触区P+为P+掺杂，并且掺杂浓度大于所述第一基区24的掺杂浓度。所述防闩锁区P+的至少一部分与所述至少一个第一沟槽的绝缘部27接触。
[0064]其中，所述防闩锁区P+与所述发射极29接触。所述防闩锁区P+具有与源区25横向相邻的第二部。所述第一基区的一部分横向方向位于所述防闩锁区P+的第二部分和所述至少一个沟槽之间。
[0065]优选地，所述防闩锁区P+与所述栅极沟槽之间的距离为100nm-800nm。
[0066]所述防闩锁区P+的至少一部分与所述沟槽的绝缘部27接触，所述绝缘部27将所述栅电极26至少与所述源区25和所述第一基区24绝缘。
[0067]所述源区25包括第一源区和第二源区，其中，所述防闩锁区P+的第二部分和所述第一基区24的在所述发射极侧的表面的一部分位于所述发射极29侧的所述第一源区的表面和所述第二源区的表面之间。
[0068]一对所述栅极沟槽和所述源区25限定出一个台面结构，所述台面结构的末端的某些位置具有拐角结构、倒角结构或圆弧结构。通过设置接触区P+，能够减小源区25之下的P区的电阻。因此空穴能够通过该高导电率区域流到发射极接触区(contact)，而不会在该区域产生过大的压降，以将源极-体区-pn结正向偏置，从而防止了闩锁。
[0069]图2B是示出根据本实用新型的一个实施方式的IGBT的斜视图。
[0070]在图2B中，为便于观察，省略了发射极与半导体上侧表面之间的介电层。
[0071]该实施方式中，所述源区25可包括η个子源区，以预定间隔沿着第一方向(即图中垂直于纸面的方向)设置于所述第一基区24之上，其中η为大于或等于2的整数。
[0072]可用不同的方式制造所述接触区P+。如果使用了与半导体表面的平面接触，该接触区P+能够在所述第一方向以与源区25交替的方式制造。在没有源区25的位置处，区域P+域可到达半导体表面。
[0073]S卩，除了前面所提到的，所述接触区P+的一部分位于所述源区25之下并与所述源区25接触，所述接触区P+还可包括第二部分，该第二部分与所述η个子源区交替设置。
[0074]第一方向上的子源极区的宽度必须保持足够小(例如，0.5 μ m - 3 μ m),以尽量减少该子源极区之下可能产生闩锁效应的电流的路径，从而防止发生闩锁。
[0075]图2B中示出了源区25包括两个子源区，分别设置于半导体表面的前部和后部，接触区P+的第二部分设置于两个子源区之间；所述接触区P+的第二部分的上表面与所述源区25的上表面齐平，当然也可以设置为并非齐平。
[0076]其中，栅极26形成于栅极沟槽中，其包括:第一栅极部分261，具有均匀宽度；以及第二栅极部分262，位于所述第一栅极部分261以下，并且具有大于所述均匀宽度的宽度。
[0077]一对所述栅极沟槽与所述源区25限定出一个台面结构，所述台面结构的末端的某些位置具有拐角结构、倒角结构或圆弧结构。
[0078]图3是示出根据本实用新型的一个变形例的IGBT的斜视图；
[0079]接触区域P+的另一种可能性是使用凹槽(groove)接触来将接触区连接到发射极金属。
[0080]图3中示出了这样的实施方式。该实施方式与图2A、图2B中所示的实施方式相t匕，主要区别在于，接触区P+的上表面形成有凹槽(groove) G1，其中，所述凹槽Gl被填充有所述发射极39的一部分，使得所述发射极与所述源区35和所述防闩锁区P+接触。凹槽Gl的延伸方向可与栅极36的沟槽(trench)的延伸方向相同，即图中垂直于纸面的方向。第二发射极部分392的下部穿过η+型源区35并延伸至凹槽Gl的底部。由于发射极39与接触区P+形成了凹槽接触，其旁路(bypass)所述基区34和η+源区35之间的pn结,从而部分地短路由P型集电区31、η型场终止区32、η-型漂移区33、ρ型基区34以及η+型源区35形成的PNPN结构，也就是说，由η-型漂移区33、ρ型基区34以及η+型源区35形成的寄生ηρη晶体管在ρ型基区34和η+型源区35之间起到短路作用。因此在IGBT300过电流截止期间，P型基区34的位于η+型源区35之下的长度被限制到沟槽和凹槽接触之间的距离，从而降低截止期间的欧姆压降。因此，避免了 IGBT300在截止期间出现闩锁，保证了 IGBT300的正常工作。
[0081]优选地，凹槽Gl的深度至少等于所述接触区P+的第一部分和η+型源区35之间形成的pn结的深度。在这种情况下，可以使用连续的η+源区。如图3中所示，所述源区25包括第一源区和第二源区，分别位于所述第二发射极部分392两侧。其中第一源区和第二源区各自都为连续的，不同于图2Α、图2Β中所示的以预定间隔设置。
[0082]所述凹槽Gl在与至少一个沟槽的延伸方向相同的方向延伸。其中，凹槽Gl的底部可距由P型基区34和η+型源区35共同形成的半导体上侧表面0.2至1.5 μ m。
[0083]由此，可以确保IGBT300中的寄生ηρη晶体管的基区和发射极被有效地短路。
[0084]图4是示出根据本实用新型的一个变形例的IGBT的截面图；以及
[0085]图4中所示的实施方式中，IGBT400是从源区45的上表面剖开的。与之前的实施方式不同之处在于，所述IGBT400的栅极26还包括:第三栅极部分44，具有均匀宽度，垂直于所述第一栅极部分461，第二栅极部462，并连接彼此相对的两个第一栅极部分461和462。
[0086]第三栅极部463，也称作沟槽连接部，垂直于所述至少一个栅极沟槽的延伸方向，并连接两个所述栅极沟槽。
[0087]所述防闩锁区P+的预定部位延伸至所述栅极沟槽连接部463 ;或所述防闩锁区P+的预定部位延伸至所述至少一个沟槽与所述栅极沟槽连接部463所形成的拐角处。
[0088]图5A、图5B和图5C是示出根据本实用新型的另外的几个变形例的IGBT的截面图；
[0089]图5A、图5B和图5C示出了区域P+接触沟槽的实施例。所示的三个实施例是沿着η+源极区之下(以及接触凹槽之下)的深度水平剖开的。
[0090]根据本实用新型的一些实施例，所述接触区P+延伸至所述台面结构末端的栅极沟槽的预定位置。其中，所述接触区P+的边缘处与栅极沟槽的距离必须相当小，例如，100nm-800nm。这也指的是不位于台面结构的末端的接触区P+的某些部分。
[0091]防闩锁区P+的多个部位以预定间隔延伸至所述栅极沟槽结构的预定位置。
[0092]具体地，如图5A所示，所述接触区P+的预定部位(左上侧角581和右上侧角582延伸至所述第一、第二栅极部分461，462的沟槽与所述第三栅极部分463的沟槽形成的拐角处。该拐角(corner)可以为90度至135°角或其他角度,也可以是弄圆了的角。
[0093]如图5B所述,所述接触区P+的预定部位延伸至台面结构的一侧的整个末端583,即，所述第三栅极部分的沟槽处；
[0094]在这些位置，源极之下的ρ掺杂如此高，以至于在额定范围内的栅极电压下没有MOS沟道能够形成。因此，上述降低的或不稳定的MOS阈值电压的问题得到了解决。
[0095]如图5C所述，区域P+到达沟槽的沿着台面的大部分或多或少的规则间隔开的位置，具体地，所述接触区P+多个部位585、586以预定间隔延伸至靠近所述第一栅极的沟槽处。
[0096]图5C所示的技术方案，能够导致沟道宽度降低以及短路模式流过的电流的相当大的降低。取决于剩余的有源沟道宽度，可以实现更长的短路持续时间。
[0097]图6是示出根据本实用新型的另一个变形例的IGBT的截面图。
[0098]本实用新型进一步的实施例通过不同的方法防止闩锁。此处，通过将掺杂等级降至，例如，l*1019cm-3或者甚至优选降至l*1018cm_3之下，η+源区的发射效率会降低。由于只有当ηρη晶体管(η源极/p体区/n漂移区)以及pnp晶体管(ρ发射极/n漂移区/p体区)的增益之和达到I时，闩锁才会出现，降低ηρη结晶体管的增益能够防止闩锁。由于与唯一适度高掺杂的η源极的接触电阻将会很高，没有进一步措施，该实施例应该与位于接触金属和η源极之间的界面处的额外接触区相结合。该额外的接触区具有低接触电阻，可以是注入有，例如，硒或硫离子的区域。特别地，硒原子的注入导致欧姆接触处于较低掺杂浓度，因为在离子注入范围的末端，硒原子分离并部分形成能量级深深位于带隙间的电无源簇(inactive cluster)。通常的注入剂量在3*1013硒原子每cm3和3*1014硒原子每cm3。离子注入能量应该在20和150KeV之间或者最好在30至70keV之间范围内。
[0099]可选地，可通过高剂量注入通常非掺杂元素(例如氩或硅)能够实现具有强损坏以及深能级高浓度的欧姆接触区；优选地，后续退火温度应该在950° C之下或者在350° C之下更好，或者在300° C之下更好。[0100]此外，可以提供源极区中的η型掺杂等级的横向变化；例如，该区域中较高的掺杂级别(其中P型浓度高)，以及该区域中较低的掺杂级别(其中，P型浓度低)。以此方式，能够实现发射极效率的同质的(homogenous)降低。
[0101]图6所示的IGBT600为采用上述方法形成的，与图2A所示的IGBT200的区别在于发射极69的第二部分692之下形成有额外的接触区61。
[0102]如图6所不，发射极69,位于所述源区65之上；介电层68,位于所述发射极69和所述第一基区64之间；所述发射极69包括:第一发射极部分691，位于所述介电层68之上；以及第二发射极部分692，穿过所述介电层68。与所述源区65的电接触是通过额外的接触区61实现的。该接触区61设置在发射极和源区65之间。
[0103]所述接触区61包含硒或硫原子。所述接触区61是阻挡层。所阻挡层包括T1、TiW、TiN, TaN中的至少一个。
[0104]通过图6所示的技术方案，同样能够有效防止闩锁的形成。
[0105]尽管上文以具有局部窄台结构的IGBT器件为例进行了说明，但本实用新型的技术不限于此，例如也可应用于具有通常的沟槽栅结构的IGBT尽管上文以具有沟槽栅场终止型结构的IGBT器件为例进行了说明，但本实用新型的技术不限于此，例如也可应用于平面栅结构的IGBT器件。在除上文所述的IGBT器件之外的具有其他结构的IGBT器件中，应用本实用新型的技术，同样能够有效地避免闩锁效应的发生。
[0106]上文根据特定实施方式对本实用新型进行了具体示出和说明，但本领域的技术人员应理解，只要不脱离所附权利要求限定的本实用新型的主旨和范围，可对其形式和细节进行各种改变。因此，本实用新型的范围如所附权利要求所述，因此，只要符合权利要求等同物的意义和范围，可进行各种改变。
【权利要求】
1.一种绝缘栅双极型晶体管(200，300，400，600)，其特征在于，包括: 发射极(29，39);以及 半导体主体，其中所述半导体主体包括: 第一基区(24，34，44)，具有第一导电类型； 源区(25，35，45)，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，并与所述第一基区(24,34)形成第一 pn结； 防闩锁区(P+)，形成在所述第一基区(24，34，44)中，具有至少一个位于所述源区(25，35，45)之下并与所述源区(25，35，45)接触的第一部分，所述防闩锁区(P+)具有所述第一导电类型，并且掺杂浓度大于所述第一基区(34)的掺杂浓度；以及 栅极，形成在栅极沟槽中，其中，所述栅极沟槽被填充有栅电极，其中，所述栅极沟槽具有:第一沟槽部(261)，具有第一宽度；以及第二沟槽部(262)，具有第二宽度；所述第二宽度不同于所述第一宽度。
2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400，600)，其特征在于，所述防闩锁区(P+)与所述发射极(29，292，39，392)接触。
3.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400，600)，其特征在于，所述防闩锁区(P+)具有与源区(25，35，45)横向相邻的第二部。
4.根据权利要求3所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400，600)，其特征在于，所述第一基区的一部分横向方向位于所述防闩锁区(P+)的第二部分和所述栅极沟槽之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400，600)，其特征在于，所述第一基区的一部分横向方向位于所述防闩锁区(P+)的第一部分和所述栅极沟槽之间。
6.根据权利要求5所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300,400,)，其特征在于，所述防闩锁区(P+)与所述栅极沟槽之间的距离为100nm-800nm。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于，所述防闩锁区(P+)的至少一部分与所述栅极沟槽的绝缘部(27)接触，所述绝缘部(27)将所述栅电极(26 )至少与所述源区(25 )和所述第一基区(24，34)绝缘。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于，所述源区(25，35，45)包括第一源区和第二源区，其中，所述防闩锁区(P+)的第二部分和所述第一基区(24，34)的在所述发射极侧的表面的一部分位于所述发射极侧的所述第一源区的表面和所述第二源区的表面之间。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200)，其特征在于，所述源区(25，35，45)沿着所述第一方向的宽度为0.5μπι-3μπι。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于， 所述防闩锁区(Ρ+)形成有凹槽(G1，G2)，其中，所述凹槽(G1，G2)被填充有所述发射极(29，39)的一部分，使得所述发射极与所述源区(25，35，45)和所述防闩锁区(P+)接触。
11.根据权利要求10所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于， 所述凹槽(G1，G2)的深度至少等于所述防闩锁区(P+)的第一部分和所述源区(25，35，45)之间的pn结的深度。
12.根据权利要求10所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300)，其特征在于，所述凹槽(Gl，G2)在与所述栅极沟槽的延伸方向相同的方向延伸。
13.根据权利要求10所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于， 介电层(28)位于所述发射极(29，39)和所述半导体主体之间； 所述发射极(29，39)包括: 第一发射极部分(291，391)，位于所述介电层(28 )之上；以及 第二发射极部分(292，392)，穿过所述介电层(28)，从所述第一发射极部分(291，391)延伸至所述凹槽(G1，G2)中。
14.根据权利要求13所述的绝缘栅双极型晶体管(300)，其特征在于， 所述源区(25，35，45)包括第一源区和第二源区，分别位于所述第二发射极部分(292，392)的两侧。
15.根据权利要求 1-4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300)，其特征在于，所述第二沟槽部(262)沿所述绝缘栅双极型晶体管(300)的垂直方向设置在所述第一沟槽部(261)之下，其中，在所述绝缘栅双极型晶体管(300)的横向方向，所述第二宽度大于所述第一宽度。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300)，其特征在于，所述第一沟槽部(261)的第一宽度是沿所述第一沟槽部的均匀宽度。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300)，其特征在于， 所述栅极沟槽包括绝缘部(27)，将所述栅电极(26)至少与所述源区(25)和所述第一基区(24，34)绝缘。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400)，其特征在于， 一对所述栅极沟槽和所述源区(25，35，45)限定出一个台面结构，所述台面结构的末端的某些位置具有拐角结构、倒角结构或圆弧结构。
19.根据权利要求1-4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300)，其特征在于， 所述防闩锁区(P+)的多个部位以预定间隔延伸至所述栅极沟槽的结构的预定位置。
20.根据权利要求18所述的绝缘栅双极型晶体管(400)，其特征在于， 所述栅极(46)还包括:栅极沟槽连接部(463)，垂直于所述栅极沟槽的延伸方向，并连接两个所述栅极沟槽。
21.根据权利要求20所述的绝缘栅双极型晶体管(400)，其特征在于， 所述防闩锁区(P+)的预定部位(583，584)延伸至所述栅极沟槽连接部(463);或所述防闩锁区(P+)的预定部位(581，582，586)延伸至所述栅极沟槽与所述栅极沟槽连接部(463)所形成的拐角处。
22.根据前述权利要求1-4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400)，其特征在于， 所述绝缘栅双极型晶体管(200，300 )是沟槽栅场终止型绝缘栅双极型晶体管。
23.根据权利要求1-4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400)，其特征在于，还包括: 漂移区(23，33，43)，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，并位于所述第一基区(24，34，44)的与发射极侧相反的一侧，并与所述第一基区(24，34)形成第二 pn结；集电区(21，31，41)，具有所述第一导电类型，并位于所述漂移区(23，33，43)的与所述第一基区(24，34，44)侧相反的一侧；以及集电极(C)，与所述集电区(21，31，41)接触。
24.根据权利要求23所述的绝缘栅双极型晶体管(200，300，400)，其特征在于:所述栅极沟槽在所述漂移区(23)中延伸。
25.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(600)，其特征在于还包括:介电层(68 )，位于所述发射极(69 )和所述第一基区(64 )之间；所述发射极(69)包括:第一发射极部分(691 )，位于所述介电层(68)之上；以及第二发射极部分(692)，穿过所述介电层(68)，从所述第一发射极部分(691)延伸至所述源区(65)，并与所述源区(65)形成接触区(61)。
26.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管(600)，其特征在于:在所述发射极和所述源区(65)之间设置有接触区(61)。
27.根据权利要求25所述的绝缘栅双极型晶体管(600)，其特征在于:所述接触区(61)包含硒或硫原子。
28.根据权利要求25所述的绝缘栅双极型晶体管(600)，其特征在于:所述接触区(61)是阻挡层。
29.根据权利要求28所述的绝缘栅双极型晶体管(600)，其特征在于:所阻挡层包括T1、Tiff, TiN, TaN中的至少一个。
【文档编号】H01L29/10GK203456468SQ201320220862
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年4月26日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】弗兰克·普菲尔什, 汉斯-约阿希姆·舒尔茨, 霍尔格·豪斯肯 申请人:英飞凌科技股份有限公司