一种IGBT器件及其制造方法技术

一种IGBT器件及其制造方法，制造方法包括：在基底的漂移区上方形成平面栅结构；在漂移区上形成基区以及体区；在基区上形成发射区，在体区上形成控制栅区；形成覆盖平面栅结构以及漂移区的介质层；形成贯穿介质层的第一电极、控制电极以及采样电极；第一电极分别与发射区以及接触区电连接，控制电极与控制栅区电连接，采样电极与体区电连接；体区、控制栅区、采样电极以及控制电极构成电流采样结构。在IGBT器件制造过程中在漂移区上形成电流采样结构，利用采样电极可以获取到电流信号，通过控制电极施加不同大小的电压可以控制电流采样的比例，实现电流便捷采样，并形成一种集成可控的电流采样结构及IGBT器件。成可控的电流采样结构及IGBT器件。成可控的电流采样结构及IGBT器件。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT器件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及IGBT器件领域，具体涉及一种IGBT器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]综合场控器件和双极型器件二者优点的绝缘栅双极晶体管（Insulated
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Gate Bipolar Transistors，IGBT）因其在频率、电流及电压使用范围的优势在功率变换和自动控制领域占有重要地位，成为功率变换产品的核心器件。受市场和应用需求的影响，当IGBT应用于轨道交通、航空航天、高压直流输电等对IGBT的性能要求比较高的场景时，常会遇到IGBT失效的问题，所以提高IGBT器件可靠性是目前主要的研究方向之一，其中对IGBT过流保护是重点关注问题之一。
[0003]在IGBT的过流保护方面，当前主要是通过将输出电流进行采样并将采样信号反馈给过流保护电路从而实现对IGBT的过流保护。但由于IGBT大电流高电压的特性，无论是串联电阻的直接采样还是利用互感原理的间接采样都存在各自的缺陷，如直接采样功耗高、间接采样精度低、成本高、采样电路比较复杂等。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是现有的IGBT器件的电流采样困难的技术问题。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种IGBT器件的制造方法，包括：在基底的漂移区上方形成平面栅结构，平面栅结构包括形成在漂移区上方的栅介质层以及形成在栅介质层上方的栅极；漂移区具有第二导电类型；在漂移区上形成基区以及体区，基区以及体区具有第一导电类型；第一导电类型和第二导电类型属于不同的半导体导电类型；在基区上形成发射区，在体区上形成控制栅区；发射区以及控制栅区具有第二导电类型；形成覆盖平面栅结构以及漂移区的介质层；形成贯穿介质层的第一电极、控制电极以及采样电极；第一电极分别与发射区以及接触区电连接，控制电极与控制栅区电连接，采样电极与体区电连接；体区、控制栅区、采样电极以及控制电极构成电流采样结构。
[0006]根据第二方面，一种实施例中提供一种IGBT器件，采用第一方面所描述的制造方法制造。
[0007]根据第三方面，一种实施例中提供一种IGBT器件，包括至少一个元胞，元胞包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的半导体单元，半导体单元包括：漂移区，具有第二导电类型，用于在IGBT器件处于正向耐压过程中作为耗尽层；缓冲层，位于漂移区下方，缓冲层具有第二导电类型，缓冲层用于在IGBT器件处于正向耐压过程中作为场截止层；集电区，位于缓冲层下方，具有第一导电类型，集电区与第二电极电连接；
基区，形成在漂移区，具有第一导电类型；发射区或者发射区以及接触区，发射区形成在基区，发射区具有第二导电类型；接触区形成在基区，接触区与发射区并列设置且接触，接触区具有第一导电类型且接触区的掺杂浓度大于基区的掺杂浓度；发射区以及接触区分别与第一电极电连接；平面栅结构，形成在漂移区上方，平面栅结构包括栅介质层以及形成在栅介质层上方的栅极；电流采样结构，电流采样结构包括体区、控制栅区、采样电极以及控制电极，体区形成在漂移区，控制栅区形成在体区，体区具有第一导电类型，控制栅区具有第二导电类型，采样电极与控制栅区电连接，控制电极与体区电连接；第一导电类型和第二导电类型属于不同的半导体导电类型；介质层，覆盖平面栅结构以及漂移区，第一电极、采样电极以及控制电极分别贯通介质层。
[0008]依据上述实施例的IGBT器件及其制造方法，在IGBT器件制造过程中在漂移区上形成电流采样结构，利用采样电极可以获取到电流信号，通过控制电极施加不同大小的电压可以控制电流采样的比例，实现电流便捷采样，并形成一种集成可控的电流采样结构及IGBT器件。
附图说明
[0009]图1为一种实施例提供的一种IGBT器件的流程图；图2为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之一；图3为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之二；图4为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之三；图5为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之四；图6为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之五；图7为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之六；图8为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之七；图9为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之八；图10为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之九；图11为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程图之十。
[0010]附图标记：1
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集电区；2
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缓冲层；21
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第一窗口；22
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第二窗口；3
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漂移区；4
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栅介质层；41
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第一平面栅结构；42
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第二平面栅结构；5
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栅极；6
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基区；7
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体区；8
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发射区；9
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接触区；10
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控制栅区；11
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介质层；111
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第六窗口；112
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第七窗口；113
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第八窗口；12
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控制电极；13
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采样电极；14
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第一电极；15
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第二电极；16
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第一光刻胶层；161
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第三窗口；162
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第四窗口；163
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第五窗口。
具体实施方式
[0011]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征
在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0012]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0013]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
[0014]在本申请中，第一导电类型和第二导电类型属于不同的半导体导电类型，第一导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件的制造方法，其特征在于，包括：在基底的漂移区（3）上方形成平面栅结构，所述平面栅结构包括形成在所述漂移区（3）上方的栅介质层（4）以及形成在所述栅介质层（4）上方的栅极（5）；所述漂移区（3）具有第二导电类型；在所述漂移区（3）上形成基区（6）以及体区（7），所述基区（6）以及体区（7）具有第一导电类型；所述第一导电类型和第二导电类型属于不同的半导体导电类型；在所述基区（6）上形成发射区（8），在所述体区（7）上形成控制栅区（10）；所述发射区（8）以及控制栅区（10）具有第二导电类型；形成覆盖所述平面栅结构以及所述漂移区（3）的介质层（11）；形成贯穿所述介质层（11）的第一电极（14）、控制电极（12）以及采样电极（13）；所述第一电极（14）分别与所述发射区（8）以及接触区（9）电连接，所述控制电极（12）与所述控制栅区（10）电连接，所述采样电极（13）与所述体区（7）电连接；所述体区（7）、控制栅区（10）、采样电极（13）以及控制电极（12）构成电流采样结构。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在基底的漂移区（3）上方形成平面栅结构，包括：在所述漂移区（3）上方形成栅介质层（4），在所述栅介质层（4）上方形成栅极材料层；对所述栅极材料层以及所述栅介质层（4）进行图案化处理，保留在所述栅介质层（4）上方的栅极材料层形成栅极（5），得到所述平面栅结构；或者；在所述漂移区（3）上方形成栅介质层（4），以第一图案对所述栅介质层（4）进行图案化处理；在所述漂移区（3）以及所述栅介质层（4）上方形成栅极材料层，以第一图案对所述栅极材料层进行图案化处理，去除所述基底上的栅极材料层，保留在所述栅介质层（4）上方的栅极材料层形成栅极（5），得到所述平面栅结构。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述平面栅结构为多个，多个所述平面栅结构之间形成有第一窗口（21）以及第二窗口（22）；在所述漂移区（3）上形成基区（6）以及体区（7），包括：通过所述第一窗口（21）对所述漂移区（3）进行掺杂，得到所述基区（6）；通过所述第二窗口（22）对所述漂移区（3）进行掺杂，得到所述体区（7）；或者通过所述第一窗口（21）以及所述第二窗口（22），同时对所述漂移区（3）进行掺杂，得到所述基区（6）以及体区（7）。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述基区（6）上形成发射区（8），在所述体区（7）上形成控制栅区（10），包括：通过光刻，在所述第一窗口（21）中形成第三窗口（161），在所述第二窗口（22）中形成第四窗口（162）；通过所述第三窗口（161）对所述基区（6）进行掺杂，得到所述发射区（8）；通过所述第四窗口（162）对所述体区（7）进行掺杂，得到所述控制栅区（10）；或者，通过所述第三窗口（161）以及第四窗口（162），分别对所述基区（6）以及所述体区（7）同时进行掺杂，对应得到所述发射区（8）以及所述控制栅区（10）。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，在所述基区（6）上形成发射区（8）之后，所述制造方法还包括：在所述基区（6）上形成与所述发射区（8）并列设置且接触的接触区（9），所述接触区（9）具有第一导电类型且所述接触区（9）的掺杂浓度大于所述基区（6）的掺杂浓度；其中，在所述基区（6）上形成接触区（9），包括：通过光刻，在所述第一窗口（21）中形成第五窗口（163），所述第五窗口（163）与所述第三窗口（161）相邻设置；通过所述第五窗口（163）对所述基区（6）进行掺杂，得到与所述发射区（8）并列设置且接触的所述接触区（9）。6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成贯穿所述介质层（11）的第一电极（14）、控制电极（12）以及采样电极（13），包括：对所述介质层（11）进行图案化处理，得到第六窗口（111）、第七窗口（...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜春亮，李伟聪，雷秀芳，
申请(专利权)人：深圳市威兆半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：