絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結構，屬于絕緣柵雙極晶體管技術領 域。
【背景技術】
[0002] 絕緣柵雙極晶體管（IGBT)是雙極型三極管與絕緣柵型場效應管和成的復合全控 型電壓驅動式功率半導體器件，具有絕緣柵型場效應管的高輸入阻抗及雙極型三極管的低 導通壓降、以及驅動電路簡單、安全工作區(qū)寬等優(yōu)點，無論在傳統(tǒng)產業(yè)的技術改造方面，如 電機調速、各種高頻開關電源等，還是在新能源的開發(fā)方面，如太陽能發(fā)電、風能發(fā)電和新 能源汽車等，以及新興產業(yè)方面，如智能電網、軌道交通等，作為電力電子系統(tǒng)核心開關器 件的IGBT都起到了不可取代的關鍵的作用。
[0003] 對于IGBT特性優(yōu)化來說，經常需要考慮以下幾對參數(shù)的平衡，即通態(tài)壓降與擊穿 電壓的平衡；通態(tài)壓降與開關速度的平衡；以及通態(tài)壓降與短路電流能力的平衡。實現(xiàn)上 述關系的平衡，很多可以從結構上的設計來進行調整，但是一旦需要調整，可能整套版圖或 者大部分版圖設計都需要進行更改，成本較高。一般IGBT的通態(tài)壓降和短路電流能力的調 整是通過調整多晶硅層寬度和間距來實現(xiàn)的，如果需要對原有設計進行調整，至少需要更 改多晶硅版或溝槽版、孔版和源區(qū)注入版，因此實現(xiàn)輕微調整所耗費成本較高。而IGBT的 抗閂鎖能力可通過調整摻雜形貌、版圖形狀和尺寸來進行調整，調整摻雜形貌需要兼顧器 件電學特性要求，調整時鉗制因素較多，而調整版圖形狀和尺寸與需要改動好幾張光刻版 來實現(xiàn)，同樣實現(xiàn)輕微調整所耗費成本較高。
[0004] IGBT結構一般在N型襯底上形成P型層和多晶娃層，多晶娃層下的P型層反型時 即形成導電溝道，而在P型層內注入的N型層即為源區(qū)，源區(qū)為了形成歐姆接觸濃度一般較 高。目前絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結構見圖1所示，源區(qū)是在絕緣柵雙極晶體管正面沿垂直 于導電溝道方向為連續(xù)注入形成，由于在源區(qū)內有盡可能多的導電溝道，降低通態(tài)壓降是 通過直接連接的接觸孔將電流導出實現(xiàn)的，見圖2所示為電流IE流動情況，其相對電流密 度可以較低。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種能對絕緣柵雙極晶體管短路電流能力和抗閂鎖能力同 時進行調整，并能簡化工藝降低制造成本的絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結構。
[0006] 本發(fā)明為達到上述目的的技術方案是：一種絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結構，其特 征在于：在絕緣柵雙極晶體管正面的源區(qū)沿垂直于導電溝道方向的區(qū)域包括間隔設置兩個 以上的源區(qū)注入區(qū)和相鄰兩源區(qū)注入區(qū)之間的源區(qū)不注入區(qū)，各源區(qū)注入區(qū)包括接觸孔引 出區(qū)和源區(qū)電阻區(qū)，電流經源區(qū)注入區(qū)時，先經源區(qū)電阻區(qū)后再通過接觸孔引出區(qū)流出。
[0007] 其中：所述源區(qū)注入區(qū)的源區(qū)電阻區(qū)位于接觸孔引出區(qū)的兩側，源區(qū)注入區(qū)呈Z 形或I字形。
[0008] 其中：所述源區(qū)不注入區(qū)的長度Dl與源區(qū)注入區(qū)的長度L比值控制在0. 0001~ 1〇
[0009] 所述源區(qū)電阻區(qū)的長度Ll與接觸孔引出區(qū)的長度L2比值控制在0.5~10。
[0010] 所述源區(qū)其接觸孔引出區(qū)的長度L2在0. 5~20 μ m。
[0011] 所述源區(qū)電阻區(qū)邊緣與接觸孔邊緣之間的距離D2 > 0,且源區(qū)電阻區(qū)邊緣與接觸 孔邊緣之間的距離D2和源區(qū)電阻區(qū)邊緣與多晶硅層邊緣之間的間距D3之和控制在0. 2~ 1 μ m〇
[0012] 本發(fā)明對絕緣柵雙極晶體管正面源區(qū)結構進行改進，源區(qū)沿垂直于導電溝道方向 的區(qū)域包括間隔設置兩個以上的源區(qū)注入區(qū)和在相鄰兩源區(qū)注入區(qū)之間的源區(qū)不注入區(qū)， 使源區(qū)在沿垂直于導電溝道方向的區(qū)域是分塊設置，因此通過控制源區(qū)不注入區(qū)的長度Dl 和源區(qū)注入區(qū)的長度L來控制電溝道電流密度，實現(xiàn)短路電流能力的提高。本發(fā)明的源區(qū) 包括接觸孔引出區(qū)和源區(qū)電阻區(qū)，由于接觸孔不將所有源區(qū)直接引出，電流經源區(qū)注入區(qū) 時，先經兩側的源區(qū)電阻區(qū)再通過接觸孔引出區(qū)流出，因此能通過調節(jié)源區(qū)電阻區(qū)的源區(qū) 電阻區(qū)的長度Ll實現(xiàn)提高抗閂鎖能力。本發(fā)明只需要控制源區(qū)形狀和尺寸，能同時對絕緣 柵雙極晶體管通態(tài)壓降與短路電流能力及抗閂鎖能力進行調整，實現(xiàn)通態(tài)壓降與短路電流 能力及抗閂鎖能力的折衷調整。本發(fā)明僅一張源區(qū)注入光刻版，只需要稍微調整一下源區(qū) 注入光刻版的形狀和尺寸，即可實現(xiàn)通態(tài)壓降和短路電流能力的調整功能，調整方便，能降 低制造成本。
【附圖說明】
[0013] 下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細描述。
[0014] 圖1是常規(guī)絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結構平面示意圖。
[0015] 圖2是圖1的A-A截面電流剖面示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明絕緣柵雙極晶體管源區(qū)結構平面示意圖。
[0017] 圖4是圖3中B-B截面電流剖面示意圖。
[0018] 圖5是本發(fā)明源區(qū)結構電流平面示意圖。
[0019] 其中：1 一多晶娃層，2-接觸孔，3-源區(qū)，3_1-源區(qū)注入區(qū)，3_11-接觸孔引出 區(qū)，3_12-源區(qū)電阻區(qū)，3_2-源區(qū)不注入區(qū)，4一棚氧化層。
【具體實施方式】
[0020] 見圖3~5所示，本發(fā)明絕緣柵雙極晶體管的源區(qū)結構，在絕緣柵雙極晶體管正面 的源區(qū)3沿垂直于導電溝道方向的區(qū)域包括間隔設置兩個以上的源區(qū)注入區(qū)3-1和相鄰兩 源區(qū)注入區(qū)3-1之間的源區(qū)不注入區(qū)3-2。見圖3、4所示，間隔設置的源區(qū)注入區(qū)3-1內 的N+雜質經柵氧化層4與多晶硅層1連接，本發(fā)明源區(qū)注入區(qū)3-1的長度為L，源區(qū)不注 入區(qū)3-2的長度為D1，因沿垂直于導電溝道方向的各源區(qū)注入區(qū)3-1是斷開分塊的，見圖 4所示，源區(qū)不注入區(qū)3-2因為有柵極偏壓仍然會形成反型層，仍然會和相鄰的源區(qū)注入區(qū) 3-1形成溝道電流，其電流IE流動情況，源區(qū)不注入區(qū)3-2溝道電流途徑長，導通電阻大， 因此溝道電流密度會低于源區(qū)普注的情況。本發(fā)明源區(qū)不注入區(qū)3-2的長度Dl與源區(qū)注 入區(qū)3-1的長度L比值越大時，導電溝道電流密度就越低，而通態(tài)壓降會增大，