IGBT半导体器件及其制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115985943A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310275117.X(22)申请日2023.03.21(71)申请人晶艺半导体有限公司地址610041四川省成都市中国（四川）自由贸易试验区成都高新区蜀锦路88号1栋2单元14层1403(72)发明人易坤包涵(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师周浩杰(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/739(2006.01)H01L21/331(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称IGBT半导体器件及其制作方法(57)摘要本发明提供了一种IGBT半导体器件及其制作方法。该IGBT半导体器件具有发射区、体接触区、体区、载流子存储层、沟槽栅区以及发射极沟槽结构。发射极沟槽结构包括填充在发射极沟槽中的发射极电介质和发射极导电材料，发射极沟槽从器件顶面垂直向下穿越体接触区、体区和载流子存储层并延伸进漂移区。发射极沟槽的延伸深度大于栅区沟槽的延伸深度。本发明可有效改善空穴电流的流通路径，使得空穴电流从参考地电位的发射极沟槽底部和侧壁垂直向上流入发射极金属，从而减少了发射区下方区域的空穴电流，抑制了PN结开启，显著提高了器件的抗短路能力、抗闩锁能力以及大电流关断能力。CN115985943ACN115985943A权利要求书1/2页1.一种IGBT半导体器件，其特征在于，包括：发射区，具有第一导电类型，形成于半导体基片顶部；体接触区，具有与第一导电类型不同的第二导电类型，形成于半导体基片顶部且毗邻发射区；体区，具有第二导电类型，形成于发射区和体接触区的下面；载流子存储层，具有第一导电类型，形成于体区下面；栅区，形成于栅区沟槽内，所述栅区沟槽从器件顶面垂直向下延伸进器件的漂移区，栅区电介质将所述栅区和发射区、体区、载流子存储层以及漂移区隔开；以及发射极沟槽结构，形成于发射极沟槽内，发射极沟槽结构包括填充在发射极沟槽中的发射极电介质和发射极导电材料，所述发射极沟槽从器件顶面垂直向下延伸进漂移区，所述发射极电介质将所述发射极导电材料和体接触区、体区、载流子存储层以及漂移区隔开，其中，所述发射极沟槽的延伸深度大于栅区沟槽的延伸深度。2.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述器件还包括第二导电类型的浮空层，所述浮空层位于所述发射极沟槽的底部。3.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述发射极沟槽延伸深度小于所述IGBT半导体器件厚度的20%。4.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述发射极导电材料包括掺杂第一导电类型的多晶硅。5.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述IGBT半导体器件进一步包括发射极金属，所述发射极导电材料通过发射极金属耦接至发射区和体接触区。6.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述发射区沟槽的宽度大于所述栅区沟槽的宽度。7.一种IGBT半导体器件，其特征在于，包括：半导体基片，具有第一导电类型；发射区，具有第一导电类型，形成于半导体基片顶部；体区，具有与第一导电类型不同的第二导电类型，形成于发射区的下面；载流子存储层，具有第一导电类型，形成于体区的下面；漂移区，具有第一导电类型，位于载流子存储层的下面；栅区，从半导体基片顶面垂直向下延伸第一深度至漂移区；以及发射极沟槽结构，从半导体基片顶面垂直向下延伸第二深度至漂移区，所述体区、载流子存储层以及漂移区将所述发射极沟槽结构和所述栅区隔开，其中，第二深度大于第一深度。8.如权利要求7所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述发射极沟槽结构包括：发射极介质层，形成于发射极沟槽内表面；以及发射极导电材料，填充于发射极沟槽内，其中所述发射极介质层用于将所述发射极导电材料与体区、载流子存储层以及漂移区隔开。9.如权利要求7所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述IGBT半导体器件进一步包括：集电区，具有第二导电类型，形成于半导体基片底部；以及2CN115985943A权利要求书2/2页场截止层，具有第一导电类型，形成于集电区上面，其中，漂移区将所述载流子存储层和场截止层隔开。10.一种IGBT半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：在半导体基板顶部形成载流子存储层；从半导体基板顶面向下穿越载流子存储层形成栅区沟槽；用导电材料填充栅区沟槽形成栅区；从半导体基板顶面向下穿越载流子存储层形成发射极沟槽，其中，发射极沟槽深度大于栅区沟槽的深度；在所述发射极沟槽的表面形成电介质层；以及用导电材料填充发射极沟槽形成发射极沟槽结构。3CN115985943A说明书1/6页IGBT半导体器件及其制作方法