具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法技术

本发明专利技术提供了一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，涉及半导体器件技术领域，包括N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层以及半导体的P阱区；多晶硅电极通过沟槽形电容的绝缘氧化层与CS电荷存储层以及N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；多晶硅电极以及P+层通过金属层与半导体的P阱区进行欧姆接触；负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过半导体的P阱区形成压降，该方式通过在IGBT原胞中设置沟槽形负反馈电容降低了米勒电容的产生的偏压，提高了IGBT器件的开关性能。

IGBT Device with Negative Feedback Capacitor and Its Fabrication Method

The invention provides an IGBT device with negative feedback capacitance and its fabrication method, which relates to the technical field of semiconductor devices, including N-type monocrystalline silicon, polycrystalline silicon electrode, P+layer, metal layer, insulating oxide layer of grooved capacitor, CS charge storage layer and P-well region of semiconductor; polycrystalline silicon electrode passes through the insulating oxide layer of grooved capacitor, CS charge storage layer of grooved capacitor and N-type monocrystalline silicon. Grooved negative feedback capacitors; polycrystalline silicon electrodes and P + layers are ohmic contacted with the P-well region of semiconductor through metal layer; when negative feedback capacitors are charged and discharged, the charging and discharging current forms a voltage drop through the P-well region of semiconductor. This way, the bias of Miller capacitors is reduced by setting grooved negative feedback capacitors in the IGBT cell, and the switching performance of IGBT devices is improved.

【技术实现步骤摘要】
具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法
本专利技术涉及半导体器件
，尤其是涉及一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(Insulatedgatebipolartransistor，简称IGBT)是由双极型晶体管(BipolarJunctionTransistor，简称BJT)和绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorMetalOxideSemiconductorFET，简称MOSFET)组成的复合型功率半导体器件，具有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降的特点，目前被广泛应用在变流系统、变频器、开关电源、牵引传动等领域。IGBT原胞中的米勒电容，在IGBT器件开关工作的过程中，不仅会增加驱动功耗，而且会降低器件的开关速度，增加开关损耗，且易受电磁干扰，使栅电压产生振荡，特别是在并联快恢复二极管时以及IGBT在桥电路中应用时，会产生异常振荡，严重影响IGBT的开关工作性能。现有改进方法是在外电路中增加栅极电阻、增加栅极与发射极电容、栅极增加负电源、栅极电压有源钳位等方式，使得IGBT的驱动电路变得复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，以改善现有技术中IGBT的驱动电路设计复杂的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种具有负反馈电容的IGBT器件，包括：N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层以及半导体的P阱区；多晶硅电极通过沟槽形电容的绝缘氧化层与CS电荷存储层以及N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；多晶硅电极以及P+层通过金属层与半导体的P阱区进行欧姆接触；沟槽形负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过半导体的P阱区形成压降。进一步地，沟槽形负反馈电容为原胞结构。进一步地，沟槽形负反馈电容位于发射极以及集电极之间。进一步地，半导体的P阱区中设置有第一沟槽以及第二沟槽。进一步地，第一沟槽中形成沟槽形负反馈电容。进一步地，第二沟槽中形成米勒电容。第二方面，本专利技术实施例还提供一种具有负反馈电容的IGBT器件制作方法，方法包括：在N型单晶硅表面注入磷，并扩散成CS电荷存储层；对CS电荷存储层进行氧化或CVD淀积工艺形成氧化层，并对氧化层光刻、刻蚀，形成沟槽刻蚀氧化物掩蔽膜；在CS电荷存储层以及氧化物掩蔽膜间进行沟槽刻蚀；对沟槽进行牺牲氧化，以去除沟槽刻蚀损伤以及多余的氧化物掩蔽膜，并对沟槽进行栅氧化工艺形成栅氧化层；在栅氧化层的外围淀积掺杂栅极多晶硅；对栅极多晶硅进行刻蚀；在CS电荷存储层注入P型杂质并推结形成半导体的P阱区；通过光刻工艺，在半导体的P阱区形成N+源区；通过光刻工艺，在栅极多晶硅上部形成光刻胶掩蔽层，对沟槽中的栅极多晶硅进行刻蚀，形成沟槽形电容的多晶硅电极；腐蚀沟槽侧壁的氧化层，形成沟槽形电容的绝缘氧化层；对半导体的P阱区进行P+注入，形成P+层；对多晶硅电极进行溅射金属，刻蚀表面金属，形成多晶硅电极以及P+层与半导体的P阱区进行欧姆接触的金属层；淀积氧化层，光刻刻蚀，形成多晶硅电极与发射极，以及栅极多晶硅与发射极的氧化物绝缘层；对绝缘氧化层进行淀积金属，形成金属电极。本专利技术实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，包括：N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层以及半导体的P阱区，其中，多晶硅电极通过沟槽形电容的绝缘氧化层与CS电荷存储层以及N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容，此外，多晶硅电极以及P+层通过金属层与半导体的P阱区进行欧姆接触，当沟槽形负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过半导体的P阱区形成压降，因此，通过在IGBT原胞中设置沟槽形负反馈电容降低了对米勒电容产生的偏压，提高了IGBT器件的开关性能，以使现有技术中驱动电路设计复杂的问题得到改善。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利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专利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为本专利技术实施例提供的一种具有负反馈电容的IGBT器件的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤一形成的IGBT的剖视图；图3为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤二形成的IGBT的剖视图；图4为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤三形成的IGBT的剖视图；图5为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤四形成的IGBT的剖视图；图6为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤五形成的IGBT的剖视图；图7为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤六形成的IGBT的剖视图；图8为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤七形成的IGBT的剖视图；图9为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤八形成的IGBT的剖视图；图10为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤九形成的IGBT的剖视图；图11为本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤十成的IGBT的剖视图；图12本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤十一形成的IGBT的剖视图；图13本专利技术实施例提供的具有负反馈电容的IGBT器件制作方法中步骤十二形成的IGBT的剖视图。图标：1-氧化物掩蔽层；2-CS电荷存储层；3-N型单晶硅；4-栅氧化层；4a-沟槽形电容的绝缘氧化层；5-栅极多晶硅；5a-多晶硅电极；6-半导体的P阱区；7-N+源区；8-光刻胶掩蔽膜；9-P+层；10-金属层；11-氧化物绝缘层；12-金属电极。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，现有的IGBT在工作过程中，由于米勒电容的影响，不仅会增加驱动功耗，而且会降低器件的开关速度，增加开关损耗，严重影响IGBT的工作性能，基于此，本专利技术实施例提供的一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，以改善现有技术中驱动电路设计复杂的问题。为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法进行详细介绍。实施例一：本专利技术实施例提供一种有负反馈电容的IGBT器件的结构，如图1所示，该器件包括：N型单晶硅3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，包括：N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层、以及半导体的P阱区；所述多晶硅电极通过所述沟槽形电容的绝缘氧化层与所述CS电荷存储层以及所述N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；所述多晶硅电极以及所述P+层通过所述金属层与所述半导体的P阱区进行欧姆接触；所述沟槽形负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过所述半导体的P阱区形成压降。

【技术特征摘要】
1.一种具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，包括：N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层、以及半导体的P阱区；所述多晶硅电极通过所述沟槽形电容的绝缘氧化层与所述CS电荷存储层以及所述N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；所述多晶硅电极以及所述P+层通过所述金属层与所述半导体的P阱区进行欧姆接触；所述沟槽形负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过所述半导体的P阱区形成压降。2.根据权利要求1所述的具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，所述沟槽形负反馈电容为原胞结构。3.根据权利要求1所述的具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，所述沟槽形负反馈电容位于发射极以及集电极之间。4.根据权利要求3所述的具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，所述半导体的P阱区中设置有第一沟槽以及第二沟槽。5.根据权利要求4所述的具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，所述第一沟槽中形成所述沟槽形负反馈电容。6.根据权利要求4所述的具有负反馈电容的IGBT器件，其特征在于，所述第二沟槽中形成米勒电容。7.一种具有负反馈电容的IGBT器件制作方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：左义忠，杨寿国，王修忠，高宏伟，邢文超，
申请(专利权)人：吉林华微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22