沟槽栅IGBT器件和制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115985942A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310275115.0(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1页说明书6页附图10页(54)发明名称沟槽栅IGBT器件和制作方法(57)摘要本发明提供了一种沟槽栅IGBT器件和制作方法。该器件具有基片、集电区、漂移区、载流子存储层、体区、发射区、栅区以及两个发射极沟槽结构。每个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，两个发射极沟槽从器件顶面垂直向下延伸进漂移区，两个发射极沟槽被体区横向隔开。两个发射极沟槽结构可有效改善空穴电流的流通路径，使得空穴电流可以从发射极沟槽底部和侧壁，以及经过两个发射极沟槽中间的载流子存储层和体区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，抑制了体区和发射区之间形成的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。CN115985942ACN115985942A权利要求书1/1页1.一种沟槽栅IGBT器件，包括：半导体基片，具有第一导电类型；集电区，具有第二导电类型，形成于半导体基片底部；漂移区，具有第一导电类型，位于集电区的上面；载流子存储层，具有第一导电类型，形成于漂移区的上面；体区，具有第二导电类型，形成于载流子存储层的上面；发射区，具有第一导电类型，形成于体区上面，位于半导体基片顶部；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第一深度进入漂移区；以及第一发射极沟槽结构和第二发射极沟槽结构，分别形成于第一发射极沟槽和第二发射极沟槽内，每个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，每个发射极沟槽从器件顶面垂直向下延伸第二深度进入漂移区，所述发射极电介质将所述发射极导电材料和体区、载流子存储层以及漂移区隔开，其中，所述第一发射极沟槽结构和所述第二发射极沟槽结构被体区横向隔开。2.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述第二深度大于第一深度。3.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述器件还包括两个第二导电类型的浮空层，分别位于所述第一发射极沟槽的底部和所述第二发射极沟槽的底部。4.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述第一发射极沟槽和所述第二发射极沟槽之间的体区的深度大于与栅区沟槽毗邻的体区的深度，且小于第二深度。5.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述第一发射极沟槽结构和所述第二发射极沟槽结构之间的体区的宽度可调节。6.如权利要求3所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述第一发射极沟槽和所述第二发射极沟槽之间的体区和所述浮空层接触。7.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述第一发射极沟槽和所述第二发射极沟槽之间的体区与所述发射区被层间介质层隔离开。8.如权利要求1所述的沟槽栅IGBT器件，其特征在于，所述沟槽栅IGBT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以及所述第一发射极沟槽结构和所述第二发射极沟槽结构之间的体区。9.一种沟槽栅IGBT器件的制作方法，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第一发射极沟槽和第二发射极沟槽；在所述第一发射极沟槽和第二发射极沟槽的内壁形成电介质层；用导电材料填充第一发射极沟槽和第二发射极沟槽形成第一发射极沟槽结构和第二发射极沟槽结构；以及在第一发射极沟槽和第二发射极沟槽之间形成第一体区。10.如权利要求9所述的沟槽栅IGBT器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法进一步包括：在第一发射极沟槽的底部和第二发射极沟槽的底部形成浮空埋层。2CN115985942A说明书1/6页沟槽栅IGBT器件和制作方法技术领域[0001]本发明涉及功率半导体技术领域，具体涉及一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件。背景技术[0002]绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)结合了MOSFET易于驱动控制、输入阻抗高与GTR电流密度大、饱和压降低的优点，被广泛应用于轨道交通、新能源汽车、高压直流输电等领域。