LIGBT器件及其制备方法与流程

本发明属于半导体集成电路制造领域，涉及一种ligbt器件及其制备方法。

背景技术：

1、绝缘栅双极晶体管(insulate-gate bipolar transistor，简称igbt)作为功率半导体的重要组成部分，被称为电力电子技术的“cpu”，在汽车主驱、工业电机和消费类电子中被广泛应用。ligbt作为igbt器件的一种，其除了具备纵向igbt的输入阻抗高、导通性能好、饱和电流能力强等优点，还具备横向器件的易集成等优点，是制造智能功率集成电路的关键部件之一。然而，传统的ligbt与igbt本身都不具备反向导通能力，需要体外反并联续流二极管进行导电，这导致电力电子系统的生产成本增加，同时可靠性还会降低。为了使ligbt获得反向续流能力，阳极短路ligbt(shorted-anode-ligbt，简称sa-ligbt)被提出来，如图1所示，为阳极短路ligbt的剖面结构示意图，包括衬底01、埋氧层011、漂移区012、基区013、发射区014、p型接触区015、n型缓冲区016、集电区017、n型接触区018、多晶硅栅极02、栅氧层021、阴极03及阳极04，其通过在n型缓冲区中设置与阳极电连接的n型接触区，使器件关断过程中电子将直接被n型接触区抽取而不会引起额外的空穴注入。但是n型接触区的设置降低了导通态下阳极的空穴注入效率，导致导通压降增大，且在导通电流较小的时候，器件中的电子直接流入阳极的n型接触区，寄生mos结构导通，集电区与n型缓冲区之间的pn结并未开启，此时，器件工作在导通电阻较高的单极型模式下，随着导通电流进一步加大，当电子流过集电区下方n型缓冲区所产生的电压降超过集电区与n型缓冲区之间的内建电势后，器件进入双极型模式，导通电阻降低，产生电压折回现象(snapback现象)，致使电路系统中产生电磁振荡，并严重影响系统稳定性。

2、为了缓解器件导通过程中的电压折回现象，分离阳极短路ligbt(separated-shorted-anode ligbt，ssa-ligbt)被提出来，如图2所示，其通过将集电区和n型接触区分离开来增加集电区与n型接触区之间的横向电阻，抑制器件工作在单极性工作模式下，从而改善snapback现象。然而这种结构会导致器件的面积和成本增加，不利于提高电子电子系统的功率密度。

3、因此，急需寻找一种消除导通过程中的电压折回现象、缩小器件的面积并提高器件可靠性的ligbt器件。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ligbt器件及其制备方法，用于解决现有技术中阳极短路ligbt器件导通过程中产生的电压折回现象影响器件的性能且通过分离阳极的方式抑制电压折回现象会导致芯片面积增加的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种ligbt器件，包括：

3、半导体结构，至少包括第一导电类型漂移区、第二导电类型基区及第一导电类型缓冲区，所述基区与所述缓冲区间隔设置于所述漂移区的上表层；

4、第一导电类型发射区，位于所述基区的上表层且与所述基区靠近所述缓冲区一侧的侧壁间隔预设距离；

5、栅结构，位于所述发射区与所述漂移区之间的所述基区的上表面；

6、第二导电类型集电区，位于所述缓冲区的上表层；

7、负阻消除结构，贯穿所述集电区且至少包括底面与所述缓冲区邻接的第二导电类型掺杂区；

8、第一电极，与所述发射区电连接；

9、第二电极，与所述负阻消除结构及所述集电区电连接；

10、栅极，与所述栅结构电连接。

11、可选地，所述半导体结构还包括依次层叠的衬底及埋氧层，所述漂移区位于所述埋氧层的上表面。

12、可选地，在与所述基区和所述缓冲区排列方向呈预设角度的方向上，所述负阻消除结构与所述集电区依次交替排列。

13、可选地，所述基区的上表层还设有第二导电类型第一接触区，所述第一接触区与所述发射区远离所述缓冲区一侧的侧壁邻接，所述第一接触区与所述第一电极电连接。

14、可选地，所述栅结构包括依次层叠的栅介质层及栅导电层，所述栅极与所述栅导电层电连接，在所述基区与所述缓冲区排列的方向上，所述栅结构的相对设置的两侧壁分别位于所述发射区及所述漂移区的正上方。

15、可选地，所述负阻消除结构仅包括所述掺杂区，所述掺杂区与所述第二电极电连接，且所述掺杂区与所述第二电极之间的接触类型为肖特基接触。

16、可选地，所述负阻消除结构还包括第一导电类型第二接触区，所述第二接触区位于所述掺杂区的上表层且与所述第二电极电连接，所述第二接触区与所述第二电极之间的接触类型为欧姆接触。

17、可选地，所述第二接触区正下方的所述掺杂区的厚度小于所述第二接触区的厚度。

18、可选地，所述掺杂区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度。

19、本发明还提供一种ligbt器件的制备方法，包括以下步骤：

20、提供一至少包括第一导电类型漂移区、第二导电类型基区及第一导电类型缓冲区的半导体结构，所述基区与所述缓冲区间隔设置于所述漂移区的上表层；

21、形成位于所述基区上表层的第一导电类型发射区、位于所述缓冲区上表层的第二导电类型集电区及负阻消除结构，所述发射区与所述基区靠近所述缓冲区的侧壁间隔预设距离，所述负阻消除结构贯穿所述集电区且至少包括底面与所述缓冲区邻接的第二导电类型掺杂区；

22、形成位于所述发射区与所述漂移区之间的所述基区上表面的栅结构；

23、形成与所述发射区电连接的第一电极、与所述负阻消除结构和所述集电区电连接的第二电极及与所述栅结构电连接的栅极。

24、如上所述，本发明的ligbt器件及其制备方法通过于缓冲区中设置贯穿集电区的负阻消除结构，且负阻消除结构仅包括掺杂区时，掺杂区与第二电极构成肖特基二极管，消除了器件正向导通过程中的电压折回现象并改善器件的关断性能，负阻消除结构包括掺杂区及位于掺杂区上表层的第二接触区，缓冲区、掺杂区及第二接触区构成消除器件正向导通过程中的电压折回现象的寄生三极管，通过使寄生三极管的基区易耗尽且穿通击穿电压高于集电区与缓冲区之间的pn结的开启电压，在器件正向导通后，寄生三极管穿通时可以向漂移区中注入电子，降低器件正向保护电流，器件反向导通时，寄生三极管穿通并形成抽取载流子的通道，提升器件的反向恢复性能，在器件关断的过程中寄生三极管穿通并形成抽取漂移区中载流子的载流子通道，提高器件的关断速度，降低器件的关断损耗，并改善器件的导通损耗与关断损耗之间的折中关系，且不会增大器件的芯片面积，降低了芯片的成本，提升了器件的集成度，具有高度产业利用价值。

1.一种ligbt器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述半导体结构还包括依次层叠的衬底及埋氧层，所述漂移区位于所述埋氧层的上表面。

3.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：在与所述基区和所述缓冲区排列方向呈预设角度的方向上，所述负阻消除结构与所述集电区依次交替排列。

4.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述基区的上表层还设有第二导电类型第一接触区，所述第一接触区与所述发射区远离所述缓冲区一侧的侧壁邻接，所述第一接触区与所述第一电极电连接。

5.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述栅结构包括依次层叠的栅介质层及栅导电层，所述栅极与所述栅导电层电连接，在所述基区与所述缓冲区排列的方向上，所述栅结构的相对设置的两侧壁分别位于所述发射区及所述漂移区的正上方。

6.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述负阻消除结构仅包括所述掺杂区，所述掺杂区与所述第二电极电连接，且所述掺杂区与所述第二电极之间的接触类型为肖特基接触。

7.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述负阻消除结构还包括第一导电类型第二接触区，所述第二接触区位于所述掺杂区的上表层且与所述第二电极电连接，所述第二接触区与所述第二电极之间的接触类型为欧姆接触。

8.根据权利要求7所述的ligbt器件，其特征在于：所述第二接触区正下方的所述掺杂区的厚度小于所述第二接触区的厚度。

9.根据权利要求1所述的ligbt器件，其特征在于：所述掺杂区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度。

10.一种ligbt器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：