复合沟道IGBT器件及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111341843A(43)申请公布日2020.06.26(21)申请号202010302854.0H01L29/06(2006.01)(22)申请日2020.04.17(71)申请人无锡新洁能股份有限公司地址214131江苏省无锡市滨湖区高浪东路999号（与华清路交叉口）无锡（滨湖）国家信息传感中心-B1楼东侧2楼(72)发明人朱袁正周锦程杨卓叶鹏童鑫徐浩刘倩(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所(普通合伙)32104代理人曹祖良涂三民(51)Int.Cl.H01L29/739(2006.01)H01L21/331(2006.01)H01L29/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称复合沟道IGBT器件及其制造方法(57)摘要本发明涉及一种复合沟道IGBT器件，它包括集电极金属、P型集电极区、N型缓冲区、N型外延层、载流子存储层与P型体区；在栅极沟槽的侧壁与底面、P型体区的上表面设有栅极氧化层，在栅极多晶硅上开设有呈间隔设置的块状窗口，在块状窗口内以及栅极多晶硅的上表面设置绝缘介质层，在对应块状窗口位置的绝缘介质层上开设有接触孔，在接触孔的底面设有重掺杂P区，在重掺杂P区的上方以及绝缘介质层的上表面设有发射极金属，发射极金属通过接触柱与重掺杂N型发射区欧姆接触。本发明有效地抑制了短沟道效应，提高器件的短路能力，有效地抑制寄生三极管开启，且制造工艺保留了部分绝缘栅双极型晶体管结构的制造工艺，具有良好的兼容性。CN111341843ACN111341843A权利要求书1/1页1.一种复合沟道IGBT器件，在集电极金属（1）的上表面设有P型集电极区（2），在P型集电极区（2）的上表面设有N型缓冲区（3），在N型缓冲区（3）的上表面设有N型外延层（4），在N型外延层（4）的上表面设有载流子存储层（5），在载流子存储层（5）的上表面设有P型体区（6）；其特征是：在所述P型体区（6）的上表面设有互相平行的条形的栅极沟槽（7），所述栅极沟槽（7）的底部穿透P型体区（6）与载流子存储层（5），最后进入N型外延层（4）内，在栅极沟槽（7）的侧壁与底面、P型体区（6）的上表面设有栅极氧化层（8），在栅极氧化层（8）的表面淀积有栅极多晶硅（9），栅极多晶硅（9）与栅极氧化层（8）填充满栅极沟槽（7），在对应相邻两个栅极沟槽（7）之间的P型体区（6）的上表面设有条状的重掺杂N型发射区（10），重掺杂N型发射区（10）远离所述栅极沟槽（7）侧壁位置的栅极氧化层（8），在栅极多晶硅（9）上开设有呈间隔设置的块状窗口（14），在块状窗口（14）内以及栅极多晶硅（9）的上表面设置绝缘介质层（12），在对应块状窗口（14）位置的绝缘介质层（12）上开设有接触孔（15），接触孔（15）的底部穿透绝缘介质层（12）与重掺杂N型发射区（10），最后进入P型体区（6）内，在接触孔（15）的底面设有重掺杂P区（11），在重掺杂P区（11）的上方以及绝缘介质层（12）的上表面设有发射极金属（13），在重掺杂P区（11）上方的接触孔（15）内形成接触柱，所述发射极金属（13）通过接触柱与重掺杂N型发射区（10）与重掺杂P区（11）欧姆接触。2.根据权利要求1所述的复合沟道IGBT器件，其特征是：所述块状窗口（14）开设在对应重掺杂N型发射区（10）上方且避开所述的栅极沟槽（7）。3.根据权利要求1所述的复合沟道IGBT器件，其特征是：所述重掺杂N型发射区（10）的延伸方向与栅极沟槽（7）的延伸方向一致。4.根据权利要求1所述的复合沟道IGBT器件，其特征是：所述重掺杂P区（11）整体位于重掺杂N型发射区（10）的下方。5.一种复合沟道IGBT器件的制备方法包括以下步骤：第一步：在N型外延层（4）上进行N型杂质的注入，热退火后形成载流子存储层（5），然后在载流子存储层（5）上进行P型杂质的注入，热退火后形成P型体区（6），之后选择性的进行N型杂质的注入形成条状的重掺杂N型发射区（10）。第二步：在P型体区（6）、载流子存储层（5）和N型外延层（4）内选择性刻蚀出栅极沟槽（7）；第三步：在栅极沟槽（7）的底面、侧壁及P型体区（6）的上表面形成栅极氧化层（8）；第四步：在栅极氧化层（8）的表面淀积导电多晶硅，形成栅极多晶硅（9）；第五步：在P型体区（6）的上表面选择性的刻蚀栅极多晶硅（9），形成块状窗口（14）；第六步：在块状窗口（14）内与栅极多晶硅（9）的上表面淀积绝缘介质层（12），然后在对应块状窗口（14）内的绝缘介质层（12）上选择性的刻蚀出接触孔（15）；第七步：在所述接触孔（15）的底面进行P型杂质掺杂形成重掺杂P区（11）；第八步：在重掺杂P区（1