IGBT器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种IGBT器件，包括：衬底、位于所述衬底上的外延层、多个阻挡结构、多个栅极、多个基极区和发射极区。所述外延层中形成有多个沟槽；各阻挡结构均位于各沟槽的底部；各栅极均填充各沟槽；各基极区均位于外延层中并且均位于两两相邻的栅极之间；发射极区位于基极区中。本发明专利技术还提供一种IGBT器件的制造方法。本申请通过在所述栅极的底部设置所述阻挡结构，可以增加所述栅极的底部的对应外延层区域的电势，从而可以阻挡器件背面的集电极区注入的空穴。进一步的，位于所述栅极底部的所述阻挡结构增加了所述外延层中的空穴的浓度，可以降低IGBT器件的导通压降，从而提升IGBT器件的整体FOM(优值系数)。整体FOM(优值系数)。整体FOM(优值系数)。

【技术实现步骤摘要】
IGBT器件及其制造方法


[0001]本申请涉及IGBT器件
，具体涉及一种IGBT器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]IGBT(绝缘栅双极型晶体管，Isolated Gate Bipolar Transistor)是电力电子系统能量控制和转换的重要开关元器件之一，它的性能好坏直接影响着电力电子系统的转换效率、体积和重量。IGBT器件的性能始终是朝着更高的电流密度、更小的通态压降、更低关断损耗的方向发展。
[0003]传统的IGBT是基于正面Trench MOS结构，而华虹宏力所研制的新型IGBT是基于正面超级结的结构，基于正面超级结的IGBT能很好地折中击穿电压和饱和压降。但是，基于正面超级结的IGBT目前存在通态压降较高的问题，这导致IGBT的整体FOM较低。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种IGBT器件及其制造方法，可以解决IGBT的导通压降较高的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种IGBT器件，包括：
[0006]衬底，所述衬底中形成有深阱；
[0007]外延层，所述外延层覆盖所述衬底，所述外延层中形成有多个沟槽；
[0008]多个阻挡结构，各所述阻挡结构均位于各所述沟槽的底部；
[0009]多个栅极，各所述栅极均填充各所述沟槽；
[0010]多个基极区，各所述基极区均位于所述外延层中并且均位于两两相邻的所述栅极之间；以及，
[0011]发射极区，所述发射极区位于所述基极区中并且位于所述栅极侧。
[0012]可选的，在所述IGBT器件中，通过离子注入工艺对各所述沟槽的底壁注入N型导电离子以在所述沟槽底部的外延层中得到所述阻挡结构。
[0013]可选的，在所述IGBT器件中，所述N型导电离子为磷离子或者砷离子，所述N型导电离子的注入剂量为1E11atom/cm3～1E14 atom/cm3。
[0014]可选的，在所述IGBT器件中，所述IGBT器件还包括：层间介质层，所述层间介质层覆盖所述外延层，其中，所述基极区上的所述层间介质层中形成有通孔以露出所述基极区和部分所述发射极区。
[0015]可选的，在所述IGBT器件中，所述IGBT器件还包括：金属层，所述金属层覆盖所述层间介质层并填充所述通孔。
[0016]可选的，在所述IGBT器件中，所述IGBT器件还包括：集电极区，所述集电极区覆盖所述衬底的背面。
[0017]可选的，在所述IGBT器件中，所述IGBT器件还包括：栅氧化层，所述栅氧化层位于所述阻挡结构和所述栅极之间并且覆盖所述沟槽的底壁和侧壁。
[0018]另一方面，本申请实施例还提供了一种IGBT器件的制造方法，包括：
[0019]提供一衬底，所述衬底中形成有深阱；
[0020]形成外延层，所述外延层覆盖所述衬底；
[0021]刻蚀所述外延层以形成多个沟槽；
[0022]形成牺牲氧化层，所述牺牲氧化层覆盖所述沟槽的侧壁和底壁以及部分所述外延层；
[0023]对各所述沟槽的底壁进行离子注入以在所述沟槽底部的外延层中形成多个阻挡结构；
[0024]剥离所述外延层表面的所述牺牲氧化层；
[0025]填充各所述沟槽以形成多个栅极；以及，
[0026]在两两相邻所述栅极之间的所述外延层中形成基极区，并在所述基极区中形成发射极区。
[0027]可选的，在所述IGBT器件的制造方法中，对各所述沟槽的底壁进行N型导电离子注入以在所述沟槽底部的外延层中形成多个阻挡结构。
[0028]可选的，在所述IGBT器件的制造方法中，所述N型导电离子为磷离子或者砷离子，所述N型导电离子的注入剂量为1E11atom/cm3～1E14 atom/cm3。
[0029]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0030]本申请通过在所述栅极的底部设置所述阻挡结构，可以增加所述栅极的底部的对应外延层区域的电势，从而可以阻挡集电极区注入的空穴，即避免了集电极区的空穴被P阱抽走的情况。
[0031]进一步的，本申请位于所述栅极底部的所述阻挡结构增加了所述外延层中的空穴的浓度，增强沟道导电能力，降低电阻，从而降低IGBT器件的导通压降，从而提升IGBT器件的整体FOM(优值系数)，从而优化IGBT器件的性能。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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。
[0033]图1
‑
图12是本专利技术实施例的制造IGBT器件的各工艺步骤中的半导体结构示意图；
[0034]其中，附图标记说明如下：
[0035]100
‑
衬底，101
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深阱，110
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外延层，120
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阻挡结构，130
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栅极，140
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基极区，150
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发射极区，160
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层间介质层，170
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金属层，180
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集电极区，190
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牺牲氧化层，200
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沟槽，210
‑
通孔。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的
范围。
[0037]在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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。
[0038]在本申请的描述中，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，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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申请中的具体含义。
[0039]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0040]本申请实施例提供了一种IGBT器件的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件，其特征在于，包括：衬底，所述衬底中形成有深阱；外延层，所述外延层覆盖所述衬底，所述外延层中形成有多个沟槽；多个阻挡结构，各所述阻挡结构均位于各所述沟槽的底部；多个栅极，各所述栅极均填充各所述沟槽；多个基极区，各所述基极区均位于所述外延层中并且均位于两两相邻的所述栅极之间；以及，发射极区，所述发射极区位于所述基极区中并且位于所述栅极侧。2.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，通过离子注入工艺对各所述沟槽的底壁注入N型导电离子以在所述沟槽底部的外延层中得到所述阻挡结构。3.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述N型导电离子为磷离子或者砷离子，所述N型导电离子的注入剂量为1E11atom/cm3～1E14atom/cm3。4.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件还包括：层间介质层，所述层间介质层覆盖所述外延层，其中，所述基极区上的所述层间介质层中形成有通孔以露出所述基极区和部分所述发射极区。5.根据权利要求4所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件还包括：金属层，所述金属层覆盖所述层间介质层并填充所述通孔。6.根据权利要求1所述的IGBT...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘嘉，张同博，孙鹏，杨继业，邢军军，陈冲，黄璇，姚一平，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：