一种IGBT器件制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体器件技术领域，更具体地讲，涉及一种IGBT器件，包括源极金属、P+层、N区和栅电极区P+层位于最底层，向上依次设置N区、栅电极区和源极金属，源极金属与N区之间形成肖特基结，N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且第二凹槽深度大于第一凹槽深度，栅电极区位于第一凹槽内，其中第一凹槽为MOSFET的栅沟槽，第二凹槽为肖特基源区的沟槽，肖特基源区的沟槽深度大于MOSFET的栅沟槽深度，在器件承载电压的时候，肖特基结对MOSFET栅沟槽底部形成电场屏蔽，来降低MOSFET栅沟槽底部电场，改善MOSFET的可靠性，进而提高IGBT器件的可靠性。

A IGBT device

The utility model relates to the technical field of the semiconductor device, more specifically, relates to a IGBT device, including source metal, P+ layer, N region and the gate electrode area P+ layer at the bottom, to sequentially arranged on the gate electrode region and the source region, N metal, Schottky barrier junction is formed between the source electrode and metal N area, N area is provided with a first groove and a second groove, and the groove depth of the groove depth is greater than the first second, the gate electrode area is located in the first groove, wherein the first groove gate trench MOSFET, second grooves are trench Schottky source region, a gate trench depth trench depth Schottky source region is greater than MOSFET, the bearing device voltage when Schottky MOSFET pair is formed on the bottom of the gate trench electric field shield, to reduce the MOSFET at the bottom of the trench gate field, improve the reliability of the MOSFET, thus improving the reliability of IGBT devices.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件
，更具体地讲，涉及一种IGBT器件。
技术介绍
IGBT器件绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。硅材料的IGBT器件产品广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。宽禁带半导体材料如碳化硅材料的IGBT器件，现在处在刚刚起步阶段，主要是碳化硅材料的MOSFET器件刚刚起步。其中纵向IGBT器件器件，芯片背面的P型发射区，实现的方式主要是离子注入技术和外延技术，主要的不同是芯片中MOSFET部分。碳化硅功率MOSFET器件理论上可以与硅功率MOSFET器件基本一样，但由于碳化硅材料与硅材料有巨大差异，掺杂杂质扩散困难、沟道迁移率低、绝缘栅耐压能力与器件本身耐压能力的匹配性等不同，所以碳化硅MOSFET器件结构应该与硅功率MOSFET器件的结构有比较大的不同。目前采用高温高能量离子多次注入，再进行高温退火的方式，因此碳化硅IGBT器件器件工艺方面目前存在的难点主要是P阱区的制作及P阱区合适杂质的浓度分布。所以提供一种能够解决上述问题中沟道电阻大、栅氧可靠性的IGBT器件成为本领域技术人员所以解决的重要技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种IGBT器件，以解决现有技术中沟道电阻大、栅氧可靠性的技术问题。本技术提供的一种IGBT器件，包括源极金属、P+层、N区和栅电极区；所述P+层上依次设置有所述N区、所述栅电极区和所述源极金属；所述源极金属与所述N区之间形成肖特基结；所述N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。进一步地，所述第一凹槽设置在N区上端的中间位置；所述第二凹槽设置在N区上端的两侧位置。进一步地，所述源极金属上设置有凸块和第三凹槽；所述第三凹槽与所述第一凹槽配合形成放置所述栅电极的空腔；所述凸块与所述第二凹槽配合。进一步地，所述栅电极区包括栅电极、栅氧化层和栅电极绝缘保护层；所述栅氧化层设置在所述栅电极与所述第一凹槽之间；所述栅电极绝缘保护层设置在所述栅电极与所述第三凹槽之间。进一步地，所述栅电极的侧面与所述第一凹槽之间的距离小于所述栅电极的底面与所述第一凹槽之间的距离。进一步地，所述N区包括N层和N2层；所述N2层掺杂浓度大于所述N层掺杂浓度。进一步地，所述N区还包括N1层；所述N1层位于所述N层与所述N2层之间；所述N1层掺杂浓度大于所述N层掺杂浓度，小于所述N2层掺杂浓度。进一步地，所述P+层的厚度在5μm-300μm之间。进一步地，所述N区上表面与所述源极金属接触形成肖特基结，所述MOSFET沟道位于所述N区上表面肖特基结横截面上。进一步地，所述源极金属与所述第二凹槽内侧接触形成肖特基结，所述肖特基结位于所述第二凹槽内侧，且位于所述MOSFET沟道两侧。本技术的有益效果为：本技术提供的IGBT器件，包括源极金属、P+层、N区和栅电极区所述P+层位于最底层，向上依次设置N区、栅电极区和源极金属，源极金属与N区之间形成肖特基结，N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且第二凹槽深度大于第一凹槽深度，栅电极区位于第一凹槽内，其中N区顶部上有MOSFET的沟道，沟道为肖特基结的势垒区，沟道长度非常短，可以在一定程度上克服MOSFET的沟道电子迁移率低沟道电阻大的问题，尤其是碳化硅MOSFET的沟道电子迁移率低沟道电阻大的问题，而且第一凹槽为MOSFET的栅沟槽，第二凹槽为肖特基源区的沟槽，肖特基源区的沟槽深度大于MOSFET的栅沟槽深度，在器件承载电压的时候，肖特基结对MOSFET栅沟槽底部形成电场屏蔽，来降低MOSFET栅沟槽底部电场，改善MOSFET的可靠性，进而提高IGBT器件的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种IGBT器件的一种形式的结构示意图；图2是本技术实施例提供的一种IGBT器件的另一种形式的结构示意图；图3是基于图1中N区和P+层的结构示意图；图4是基于图2中N区和P+层的结构示意图；图5是基于图1中第一凹槽的结构示意图；图6是基于图1中第二凹槽的结构示意图；图7是本技术实施例提供的一种IGBT器件中源极金属的结构示意图；附图标记：1-源极金属；101-凸块；102-第三凹槽；2-P+层；3-N区；301-N层；302-N1层；303-N2层；304-第一凹槽；305-第二凹槽；4-栅电极区；401-栅氧化层；402-栅电极；403-栅电极绝缘保护层。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本技术所保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面通过具体的实施例子并结合附图对本技术做进一步地详细描述。本技术实施例提供的一种IGBT器件，包括源极金属、P+层、N区和栅电极区；P+层上依次设置有N区、栅电极区和源极金属；源极金属与N区之间形成肖特基结；N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且第二凹槽深度大于第一凹槽深度。本技术提供的IGBT器件，包括源极金属、P+层、N区和栅电极区P+层位于最底层，向上依次设置N区、栅电极区和源极金属，源极金属与N区之间形成肖特基结，N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且第二凹槽深度大于第一凹槽深度，栅电极区位于第一凹槽内，其中N区顶部上有MOSFET的沟道，沟道为肖特基结的势垒区，沟道长度非常短，可以在一定程度上克服MOSFET的沟道电子迁移率低沟道电阻大的问题，尤其是碳化硅MOSFET的沟道电子迁移率低沟道电阻大的问题，而且第一凹槽为MOSFET的栅沟槽，第二凹槽为肖特基源区的沟槽，肖特基源区的沟槽深度大于MOSFET的栅沟槽深本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT器件，其特征在于，包括：源极金属、P+层、N区和栅电极区；所述P+层上依次设置有所述N区、所述栅电极区和所述源极金属；所述源极金属与所述N区之间形成肖特基结；所述N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件，其特征在于，包括：源极金属、P+层、N区和栅电极区；所述P+层上依次设置有所述N区、所述栅电极区和所述源极金属；所述源极金属与所述N区之间形成肖特基结；所述N区设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。2.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述第一凹槽设置在N区上端的中间位置；所述第二凹槽设置在N区上端的两侧位置。3.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述源极金属上设置有凸块和第三凹槽；所述第三凹槽与所述第一凹槽配合形成放置所述栅电极的空腔；所述凸块与所述第二凹槽配合。4.根据权利要求3所述的IGBT器件，其特征在于，所述栅电极区包括栅电极、栅氧化层和栅电极绝缘保护层；所述栅氧化层设置在所述栅电极与所述第一凹槽之间；所述栅电极绝缘保护层设置在所述栅电极与所述第三凹槽之间。5.根据权利要求4所述的IGBT器件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：左义忠，宋宏德，叶武阳，邢文超，明笑平，
申请(专利权)人：吉林华微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22