能提升短路能力的IGBT器件及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法。其在沿元胞沟槽的长度方向上，在元胞沟槽内设置若干槽内介质块，所述槽内介质块从元胞沟槽的槽口向元胞沟槽的底部方向延伸，且槽内介质块与栅极导电多晶硅绝缘隔离；在元胞沟槽间相互邻近的外侧壁上设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区沿元胞沟槽的长度方向分布，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方；所述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅与栅极金属层欧姆接触。本发明专利技术能降低短路电流，有效提升短路能力，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
能提升短路能力的IGBT器件及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种IGBT器件及制备方法，尤其是一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法。

技术介绍

[0002]IGBT是功率半导体器件中具有代表性的一类器件，因其同时具有高耐压、低导通压降、易驱动、开关速度快等优点，在开关电源、变频调速、新能源电机驱动等许多功率领域有重要的应用。
[0003]随着IGBT技术的发展，沟槽栅IGBT器件逐渐成为主流的IGBT器件。为了提高沟槽栅IGBT芯片的电流密度，降低沟槽栅IGBT器件的损耗，沟槽栅IGBT器件的沟槽栅极密度越来越大。沟道栅极密度增大，IGBT的短路电流降增大，导致IGBT的短路能力降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法，其能降低短路电流，有效提升短路能力，安全可靠。
[0005]按照本专利技术提供的技术方案，所述能提升短路能力的IGBT器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，所述元胞区内包括若干并联分布的元胞，元胞区内的元胞采用沟槽结构；
[0006]在所述IGBT器件的俯视平面上，对任一元胞，均包括两个呈长条状的元胞沟槽，在元胞沟槽内均设置栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与所在元胞沟槽的内侧壁以及底壁绝缘隔离；
[0007]在沿元胞沟槽的长度方向上，在元胞沟槽内设置若干槽内介质块，所述槽内介质块从元胞沟槽的槽口向元胞沟槽的底部方向延伸，且槽内介质块与栅极导电多晶硅绝缘隔离；
[0008]在元胞沟槽间相互邻近的外侧壁上设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区沿元胞沟槽的长度方向分布，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方；所述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅与栅极金属层欧姆接触。
[0009]在元胞沟槽间还设置第二导电类型基区，第一导电类型源区位于所述第二导电类型基区内，元胞沟槽的槽底位于所述第二导电类型基区的下方；槽内介质块的底部与第二导电类型基区对应，第二导电类型基区的底部位于槽内介质块底部的下方。
[0010]在第二导电类型基区内还设置第二导电类型发射极接触区，所述第二导电类型发射极接触区与第二导电类型基区内的第一导电类型源区接触，第一导电类型源区间位于发射极接触孔的两侧；
[0011]第二导电类型发射极接触区在第二导电类型基区内的长度小于两元胞沟槽相应外侧壁之间的距离。
[0012]所述槽内介质块包括二氧化硅层或氮化硅层。
[0013]在元胞沟槽内，槽内介质块直接与元胞沟槽上部的内侧壁接触，或者，槽内介质块与元胞沟槽上部内侧壁的沟槽绝缘氧化层接触。
[0014]一种能提升短路能力的IGBT器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015]步骤1、提供第一导电类型的半导体基板，并在半导体基板的正面制备得到所需的元胞沟槽；
[0016]步骤2、在上述元胞沟槽内制备沟槽绝缘氧化层，所述沟槽绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的内侧壁以及底壁；
[0017]步骤3、在上述半导体基板的正面进行多晶硅淀积，以得到填充于元胞沟槽内的栅极导电多晶硅，元胞沟槽内的栅极导电多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与所在元胞沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离；
[0018]步骤4、选择性地掩蔽和刻蚀上述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅，以在元胞沟槽内上部得到若干沟槽内槽体，所述沟槽内槽体从元胞沟槽槽口指向所述元胞沟槽槽底的方向垂直延伸；
[0019]步骤5、在上述沟槽内槽体内制备槽内介质块；
[0020]步骤6、在上述半导体基板内制备第二导电类型基区以及位于所述第二导电类型基区内的第一导电类型源区，其中，元胞沟槽的槽底位于所述第二导电类型基区的下方；槽内介质块的底部与第二导电类型基区对应，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方，第二导电类型基区的底部位于槽内介质块底部的下方；
[0021]步骤7、在上述半导体基板正面上方进行正面电极工艺，以得到所需的正面元胞电极，所述正面元胞电极包括栅极金属层，其中，栅极金属层与元胞沟槽内的栅极导电多晶硅欧姆接触。
[0022]所述槽内介质块包括二氧化硅层或氮化硅层，所述槽内介质块的底部与第一导电类型源区底部之间的垂直距离为0.5μm。
[0023]所述元胞沟槽的宽度为0.5μm～1.5μm，元胞沟槽的深度为4μm～8μm；元胞内，两元胞沟槽之间的间距为1μm～5μm。
[0024]所述沟槽绝缘氧化层的厚度为800nm～1400nm。
[0025]所述元胞内的元胞沟槽呈长条形，元胞内的两个元胞沟槽相互平行。
[0026]所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型GBT器件，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型IGBT器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型半导体器件正好相反。
[0027]本专利技术的优点：当沿元胞沟槽的长度方向设置若干槽内介质块时，由于槽内介质块的存在，槽内介质块与N+源区交叠的区域不会形成电子流通沟道，从而降低了短路电流，提升了短路能力。栅极导电多晶硅在元胞沟槽深度与现有相一致，不会影响沟槽型IGBT器件的正常工作。
附图说明
[0028]图1为本专利技术IGBT器件的俯视图。
[0029]图2为图1中的A
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A向剖视图。
[0030]图3为图1中的B
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B向剖视图。
[0031]图4为图1中的C
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C向剖视图。
[0032]附图标记说明：1
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槽内介质块、2
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元胞沟槽、3
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N+源区、4
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栅极导电多晶硅、5
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发射极接触孔、6
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沟槽绝缘氧化层、7
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半导体基板、8
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P型基区、9
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P+发射极接触区。
具体实施方式
[0033]下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0034]如图1、图2、图3和图4所示：为了能降低短路电流，有效提升短路能力，以N型IGBT器件为例，本专利技术包括具有N型的半导体基板7以及制备于所述半导体基板7中心区的元胞区，所述元胞区内包括若干并联分布的元胞，元胞区内的元胞采用沟槽结构；
[0035]在所述IGBT器件的俯视平面上，对任一元胞，均包括两个呈长条状的元胞沟槽2，在元胞沟槽2内均设置栅极导电多晶硅4，所述栅极导电多晶硅4通过沟槽绝缘氧化层6与所在元胞沟槽2的内侧壁以及底壁绝缘隔离；
[0036]在沿元胞沟槽2的长度方向上，在元胞沟槽2内设置若干槽内介质块1，所述槽内介质块1从元胞沟槽2的槽口向元胞沟槽2的底部方向延伸，且槽内介质块2与栅极导电多晶硅4绝缘隔离；
[0037]在元胞沟槽2间相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能提升短路能力的IGBT器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，所述元胞区内包括若干并联分布的元胞，元胞区内的元胞采用沟槽结构；其特征是：在所述IGBT器件的俯视平面上，对任一元胞，均包括两个呈长条状的元胞沟槽，在元胞沟槽内均设置栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与所在元胞沟槽的内侧壁以及底壁绝缘隔离；在沿元胞沟槽的长度方向上，在元胞沟槽内设置若干槽内介质块，所述槽内介质块从元胞沟槽的槽口向元胞沟槽的底部方向延伸，且槽内介质块与栅极导电多晶硅绝缘隔离；在元胞沟槽间相互邻近的外侧壁上设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区沿元胞沟槽的长度方向分布，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方；所述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅与栅极金属层欧姆接触。2.根据权利要求1所述能提升短路能力的IGBT器件，其特征是：在元胞沟槽间还设置第二导电类型基区，第一导电类型源区位于所述第二导电类型基区内，元胞沟槽的槽底位于所述第二导电类型基区的下方；槽内介质块的底部与第二导电类型基区对应，第二导电类型基区的底部位于槽内介质块底部的下方。3.根据权利要求2所述能提升短路能力的IGBT器件，其特征是：在第二导电类型基区内还设置第二导电类型发射极接触区，所述第二导电类型发射极接触区与第二导电类型基区内的第一导电类型源区接触，第一导电类型源区间位于发射极接触孔的两侧；第二导电类型发射极接触区在第二导电类型基区内的长度小于两元胞沟槽相应外侧壁之间的距离。4.根据权利要求2所述能提升短路能力的IGBT器件，其特征是：所述槽内介质块包括二氧化硅层或氮化硅层。5.根据权利要求1至4任一项所述能提升短路能力的IGBT器件，其特征是：在元胞沟槽内，槽内介质块直接与元胞沟槽上部的内侧壁接触，或者，槽内介质块与元胞沟槽上部内侧壁的沟槽绝缘氧化层接触。6.一种能提升短路能力的IGBT器件的制备方法，其特征是，所述制备方法包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：许生根，杨晓鸾，孔凡标，李哲锋，李磊，
申请(专利权)人：江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：