一種溝槽型igbt器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種溝槽型IGBT器件，包括集電區(qū)，所述集電區(qū)上依次設(shè)有第一低壽命高復(fù)合層、緩沖區(qū)、第二低壽命高復(fù)合層及漂移區(qū)，所述漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第一溝槽、第二溝槽以及位于第一溝槽與第二溝槽之間的中間阱區(qū)，所述中間阱區(qū)在上表面處設(shè)有凹槽；所述中間阱區(qū)分別與第一溝槽的底部和第二溝槽的底部持平，所述凹槽的底部為平面，所述凹槽的深度小于中間阱區(qū)的深度，所述凹槽與第一溝槽和第二溝槽均不鄰接，所述凹槽的底部上設(shè)有平面假柵結(jié)構(gòu)，所述平面假柵結(jié)構(gòu)的厚度不大于凹槽的深度。本實(shí)用新型既降低了器件的開關(guān)時(shí)間及開關(guān)損耗，又提高了器件的抗閂鎖能力，又具有較強(qiáng)的抗短路能力，可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)中。
【專利說明】一種溝槽型IGBT器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種溝槽型IGBT器件。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,簡(jiǎn)稱 IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)組成的復(fù)合型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET器件和BJT器件的優(yōu)點(diǎn):高輸入阻抗、低導(dǎo)通壓降、導(dǎo)通電阻小、開關(guān)速度快以及驅(qū)動(dòng)功率小，目前IGBT器件作為一種新型的半導(dǎo)體器件被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。目前，IGBT器件在工作時(shí)，可能在器件內(nèi)部形成持續(xù)不斷的內(nèi)部反饋電流，令I(lǐng)GBT器件脫離柵極的控制，從而使柵極失效，即出現(xiàn)閂鎖反應(yīng)，閂鎖反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致器件出現(xiàn)擊穿和燒毀等問題。另一方面，目前的IGBT器件開關(guān)時(shí)間較長(zhǎng)，開關(guān)損耗較大。而且，目前IGBT器件的抗短路能力較弱。這些缺點(diǎn)均限制了 IGBT器件的推廣應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種抗短路能力強(qiáng)、開關(guān)時(shí)間短且抗閂鎖能力強(qiáng)的溝槽型IGBT器件。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是: [0005]一種溝槽型IGBT器件，包括集電區(qū)，所述集電區(qū)上依次設(shè)有第一低壽命高復(fù)合層、緩沖區(qū)、第二低壽命高復(fù)合層及漂移區(qū)，所述漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第一溝槽、第二溝槽以及位于第一溝槽與第二溝槽之間的中間阱區(qū)，所述中間阱區(qū)在上表面處設(shè)有凹槽；
[0006]所述中間阱區(qū)分別與第一溝槽的底部和第二溝槽的底部持平，所述凹槽的底部為平面，所述凹槽的深度小于中間阱區(qū)的深度，所述凹槽與第一溝槽和第二溝槽均不鄰接，所述凹槽的底部上設(shè)有平面假柵結(jié)構(gòu)，所述平面假柵結(jié)構(gòu)的厚度不大于凹槽的深度；
[0007]所述漂移區(qū)內(nèi)還設(shè)有第一阱區(qū)及第二阱區(qū)，所述第一阱區(qū)的表面設(shè)有第一源區(qū)，所述第二阱區(qū)的表面設(shè)有第二源區(qū)，所述第一阱區(qū)及第一源區(qū)均與第一溝槽的一側(cè)鄰接，所述第一溝槽的另一側(cè)與中間阱區(qū)鄰接，所述第二溝槽的一側(cè)與中間阱區(qū)鄰接，所述第二溝槽的另一側(cè)分別與第二阱區(qū)及第二源區(qū)鄰接；
[0008]所述集電區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述緩沖區(qū)為N型重?fù)诫s區(qū)，所述漂移區(qū)為N型輕摻雜區(qū)，所述第一阱區(qū)、第二阱區(qū)及中間阱區(qū)均為P型輕摻雜區(qū)，所述第一源區(qū)及第二源區(qū)均為N型重?fù)诫s區(qū)。
[0009]進(jìn)一步，所述第一低壽命高復(fù)合層及第二低壽命高復(fù)合層的厚度均為0.05~0.45 μ m。
[0010]進(jìn)一步，所述第一溝槽和第二溝槽的深度均為5~ΙΟμ--，所述凹槽的深度為3 ~6 μ m。
[0011]進(jìn)一步，所述平面假柵結(jié)構(gòu)的厚度為0.5^6 μ H10
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的一種溝槽型IGBT器件，在兩個(gè)溝槽之間設(shè)有凹槽并在凹槽底部設(shè)有平面假柵結(jié)構(gòu)，同時(shí)還在緩沖區(qū)上下均設(shè)有低壽命高復(fù)合層，既降低了器件的開關(guān)時(shí)間及開關(guān)損耗，提高了器件的抗閂鎖能力，又可以承受較大的短路電流，具有較強(qiáng)的抗短路能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的一種溝槽型IGBT器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提供了一種溝槽型IGBT器件，包括集電區(qū)101，集電區(qū)101上依次設(shè)有第一低壽命高復(fù)合層110a、緩沖區(qū)102、第二低壽命高復(fù)合層IlOb及漂移區(qū)103，漂移區(qū)103內(nèi)設(shè)有第一溝槽、第二溝槽以及位于第一溝槽與第二溝槽之間的中間阱區(qū)109，中間阱區(qū)109在上表面處設(shè)有凹槽；
[0016]中間阱區(qū)109分別與第一溝槽的底部和第二溝槽的底部持平，凹槽的底部為平面，凹槽的深度小于中間阱區(qū)109的深度，凹槽與第一溝槽和第二溝槽均不鄰接，凹槽的底部上設(shè)有平面假柵結(jié)構(gòu)108，平面假柵結(jié)構(gòu)108的厚度不大于凹槽的深度；
[0017]漂移區(qū)103內(nèi)還設(shè)有第一阱區(qū)104a及第二阱區(qū)104b，第一阱區(qū)104a的表面設(shè)有第一源區(qū)105a，第二阱區(qū)104b的表面設(shè)有第二源區(qū)105b，第一阱區(qū)104a及第一源區(qū)105a均與第一溝槽的一側(cè)鄰接，第一溝槽的另一側(cè)與中間阱區(qū)109鄰接，第二溝槽的一側(cè)與中間阱區(qū)109鄰接，第二溝槽的另一側(cè)分別與第二阱區(qū)104b及第二源區(qū)105b鄰接；
[0018]集電區(qū)101為P型重?fù)诫s區(qū)，緩沖區(qū)102為N型重?fù)诫s區(qū)，漂移區(qū)103為N型輕摻雜區(qū)，第一阱區(qū)104a、第二阱區(qū)104b及中間阱區(qū)109均為P型輕摻雜區(qū)，第一源區(qū)105a及第二源區(qū)105b均為N型重?fù)诫s區(qū)·。
[0019]第一溝槽內(nèi)內(nèi)壁設(shè)有柵氧化層106a,柵氧化層106a內(nèi)填充有多晶娃形成多晶娃柵107a，第二溝槽內(nèi)內(nèi)壁設(shè)有柵氧化層106b，柵氧化層106b內(nèi)填充有多晶硅形成多晶硅柵107b ;柵氧化層106a及柵氧化層106b的材料可以選擇SrTi03、Hf02、Zr02、氧化硅等。
[0020]集電區(qū)101下方設(shè)有第一金屬層Illa進(jìn)而形成集電極C,多晶娃柵107a及多晶娃柵107b的上方設(shè)有第二金屬層11 Ib進(jìn)而形成柵極G，第一源區(qū)105a及第二源區(qū)105b上方設(shè)有第三金屬層Illc進(jìn)而形成發(fā)射極E，這里，第三金屬層Illc還分別部分位于第一阱區(qū)104a及第二阱區(qū)104b上方。
[0021]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，第一低壽命高復(fù)合層IlOa及第二低壽命高復(fù)合層IlOb的厚度均為0.05~0.45 μ m。
[0022]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，第一溝槽和第二溝槽的深度均為5~10 μ m,凹槽的深度為3~6 μ m。
[0023]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，平面假柵結(jié)構(gòu)108的厚度為0.5^6 μ m0
[0024]平面假柵結(jié)構(gòu)108的寬度不大于凹槽的寬度。
[0025]第一低壽命高復(fù)合層IlOa及第二低壽命高復(fù)合層IlOb這兩個(gè)高壽命復(fù)合層是一樣的，其包括但不限于由外延生長(zhǎng)或鍵合工藝形成的缺陷層，低壽命高復(fù)合層內(nèi)具有復(fù)合中心，該復(fù)合中心為缺陷，例如斷鍵缺陷，晶格錯(cuò)位或移位缺陷等，低壽命高復(fù)合層內(nèi)具有復(fù)合載流子，能夠吸收載流子達(dá)到電平衡，從而降低載流子的壽命，同時(shí)不會(huì)IGBT器件的其它區(qū)域造成影響。因此，這種IGBT器件工作時(shí)，隨著溫度的升高，低壽命高復(fù)合層內(nèi)載流子遷移率將顯著降低，從而增大通態(tài)壓降，改善了 IGBT器件的高溫特性，從而提高了器件的可靠性，而且低壽命高復(fù)合層可以吸收器件產(chǎn)生的大量過剩載流子，提高符合電流，減小集電區(qū)101空穴注入，從而降低了開關(guān)時(shí)間及開關(guān)損耗，同時(shí)也提高了器件的抗閂鎖能力。
[0026]平面假柵結(jié)構(gòu)108位于多晶硅柵107a和多晶硅柵107b這兩個(gè)溝槽柵之間，當(dāng)IGBT器件導(dǎo)通時(shí)，平面假柵結(jié)構(gòu)108自身并不導(dǎo)電，因此可以改變溝槽柵在溝槽拐角處的電場(chǎng)分布，使該處的電場(chǎng)趨于緩和，使IGBT器件的擊穿電壓較大，即提高了 IGBT器件的耐壓性能。另一方面，平面假柵結(jié)構(gòu)108的設(shè)置使溝槽柵之間的距離與目前技術(shù)中相比增大了，因此降低了器件導(dǎo)電通道的密度，進(jìn)而使飽和電流密度減小，即本IGBT器件可以承受更大的短路電流，具有更強(qiáng)的抗短路能力。
[0027]以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽型IGBT器件，其特征在于，包括集電區(qū)(101)，所述集電區(qū)(101)上依次設(shè)有第一低壽命高復(fù)合層(110a)、緩沖區(qū)(102)、第二低壽命高復(fù)合層(IlOb)及漂移區(qū)(103)，所述漂移區(qū)(103)內(nèi)設(shè)有第一溝槽、第二溝槽以及位于第一溝槽與第二溝槽之間的中間阱區(qū)(109)，所述中間阱區(qū)(109)在上表面處設(shè)有凹槽；所述中間阱區(qū)(109)分別與第一溝槽的底部和第二溝槽的底部持平，所述凹槽的底部為平面，所述凹槽的深度小于中間阱區(qū)(109)的深度，所述凹槽與第一溝槽和第二溝槽均不鄰接，所述凹槽的底部上設(shè)有平面假柵結(jié)構(gòu)(108)，所述平面假柵結(jié)構(gòu)(108)的厚度不大于凹槽的深度；所述漂移區(qū)(103)內(nèi)還設(shè)有第一阱區(qū)(104a)及第二阱區(qū)(104b)，所述第一阱區(qū)(104a)的表面設(shè)有第一源區(qū)(105a)，所述第二阱區(qū)(104b)的表面設(shè)有第二源區(qū)(105b)，所述第一阱區(qū)(104a)及第一源區(qū)(105a)均與第一溝槽的一側(cè)鄰接，所述第一溝槽的另一側(cè)與中間阱區(qū)(109)鄰接，所述第二溝槽的一側(cè)與中間阱區(qū)(109)鄰接，所述第二溝槽的另一側(cè)分別與第二阱區(qū)(104b)及第二源區(qū)(105b)鄰接；所述集電區(qū)(101)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述緩沖區(qū)(102)為N型重?fù)诫s區(qū)，所述漂移區(qū)(103)為N型輕摻雜區(qū)，所述第一阱區(qū)(104a)、第二阱區(qū)(104b)及中間阱區(qū)(109)均為P型輕摻雜區(qū)，所述第一源區(qū)(105a)及第二源區(qū)(105b)均為N型重?fù)诫s區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溝槽型IGBT器件，其特征在于，所述第一低壽命高復(fù)合層(IlOa)及第二低壽命高復(fù)合層(IlOb)的厚度均為0.05?0.45 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溝槽型IGBT器件，其特征在于，所述第一溝槽和第二溝槽的深度均為5?10 μ m,所述凹槽的深度為3?6 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種溝槽型IGBT器件，其特征在于，所述平面假柵結(jié)構(gòu)(108)的厚度為0.5?6μπι。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK203415585SQ201320402118
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】黎國(guó)偉 申請(qǐng)人:廣州成啟半導(dǎo)體有限公司