一种超结IGBT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CN115863388A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211563074.7(22)申请日2022.12.07(71)申请人嘉兴斯达微电子有限公司地址314000浙江省嘉兴市南湖区大桥镇凌公塘路3339号（嘉兴科技城）1号楼220室(72)发明人罗鹏永福汤艺(74)专利代理机构上海申新律师事务所31272专利代理师吴轶淳(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9页(54)发明名称一种超结IGBT器件及其制作方法(57)摘要本发明提供一种超结IGBT器件及其制作方法，涉及半导体器件技术领域，包括：集电结构,所述集电结构的上表面形成有超结结构，所述集电结构的下表面覆盖有集电极，所述超结结构包括若干个交替排列的N型柱和P型柱；N型载流子存储层,形成于所述超结结构的上表面；元胞单元,形成于所述N型载流子存储层的上方,所述元胞单元的上表面覆有发射极，所述元胞单元内形成有多个沟槽栅,各所述沟槽栅沿朝向所述超结结构的方向延伸并贯穿所述N型载流子存储层，各所述沟槽栅的底部形成与所述超结结构的所述P型柱相连的的P型重掺杂保护区。有益效果是设计P型重掺杂保护区承担正向耐压，使N型载流子存储层的掺杂浓度不受正向耐压的限制，降低通态压降。CN115863388ACN115863388A权利要求书1/2页1.一种超结IGBT器件，其特征在于，包括：集电结构,所述集电结构的上表面形成有超结结构，所述集电结构的下表面覆盖有集电极，所述超结结构包括若干个交替排列的N型柱和P型柱；N型载流子存储层,形成于所述超结结构的上表面；元胞单元,形成于所述N型载流子存储层的上方,所述元胞单元的上表面覆有发射极，所述元胞单元内形成有多个沟槽栅,各所述沟槽栅沿朝向所述超结结构的方向延伸并贯穿所述N型载流子存储层，各所述沟槽栅的底部形成与所述超结结构的所述P型柱相连的的P型重掺杂保护区。2.根据权利要求1所述的超结IGBT器件，其特征在于，所述集电结构包括P型集电层和形成于所述P型集电层的上表面的N型缓冲层；所述P型集电层的下表面覆盖有所述集电极，所述N型缓冲层的上表面形成有所述超结结构。3.根据权利要求1所述的超结IGBT器件，其特征在于，各所述N型柱的侧面与相邻的各所述P型柱的侧面相互接触。4.根据权利要求1所述的超结IGBT器件，其特征在于，所述元胞单元还包括：P型基区，所述P型基区位于所述元胞单元的顶部，所述P型基区的底部连接所述N型载流子存储层的上表面；各所述沟槽栅沿朝向所述超结结构的方向设在所述P型基区中，并向下贯穿所述N型载流子存储层；多个N型源区，各所述N型源区位于各所述沟槽栅靠近其他所述沟槽栅的一侧的顶部；各所述P型重掺杂保护区分别包围对应的各所述沟槽栅的底部。5.根据权利要求1所述的超结IGBT器件，其特征在于，所述P型重掺杂保护区的掺杂浓度高于所述超结结构中的所述P型柱的掺杂浓度。6.根据权利要求1所述的超结IGBT器件，其特征在于，各所述P型重掺杂保护区在中间位置合并，并与所述超结结构中的所述P型柱顶部直接接触。7.一种超结IGBT器件的制作方法，其特征在于，应用于如权利要求1‑6中任意一项所述的超结IGBT器件，所述制作方法包括：步骤S1，提供N型衬底，并在N型衬底的上表面形成超结沟槽；步骤S2，在所述超结沟槽中填充P型外延层形成P型柱，所述P型柱两侧的所述N型衬底形成N型柱；步骤S3，在所述P型柱和所述N型柱的上表面形成N型外延层；步骤S4，在所述N型外延层中形成N型载流子存储层，使得所述N型载流子存储层的下表面与所述P型柱和所述N型柱的顶部接触；步骤S5，在所述N型外延层中形成多个栅极沟槽，各所述栅极沟槽依次贯穿所述N型外延层、所述N型载流子存储层并朝向所述P型柱延伸；步骤S6，在各所述栅极沟槽的底部形成P型重掺杂保护区，并与所述P型柱的顶部连接；步骤S7，在所述N型外延层中形成所述元胞单元，在N型外延层的顶部覆盖导体材料形成发射极；步骤S8，对所述N型衬底的背面进行减薄，在减薄后的所述N型衬底的背面的形成所述2CN115863388A权利要求书2/2页集电结构；步骤S9，在所述集电结构的底部覆盖导体材料形成集电极。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤S6中相邻的所述栅极沟槽对应的的所述P型重掺杂保护区相连。9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述元胞单元包括P型基区、沟槽栅和N型有源区，则所述步骤S7包括：步骤S71，在各所述栅极沟槽中分别形成所述沟槽栅；步骤S72，在各所述沟槽栅靠近其他沟槽栅的一侧的顶部形