一种IGBT器件制造技术

一种IGBT器件，包括：漂移区，其具有第二导电类型，用于在IGBT器件处于正向耐压过程中作为耗尽层；第一导电类型区，形成在漂移区中，第一导电类型区的底面远离漂移区的顶部，且靠近漂移区的底部或与漂移区的底部平齐；沟槽栅，包括栅极以及包裹栅极的栅介质层，沟槽栅穿通基区并延伸到漂移区；栅介质层包括分别形成在栅极两侧的厚栅介质层以及薄栅介质层，厚栅介质层的厚度大于薄栅介质层的厚度；抽取通道，其具有第一导电类型，第一电极通过抽取通道与第一导电类型区电连接；用于在IGBT器件处于关断状态时，第一电极通过抽取通道抽取沟槽栅底部的少数载流子。本申请可以减少IGBT器件的横向尺寸，提高器件的电流能力，并保证可以在关态时抽取少子。态时抽取少子。态时抽取少子。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT器件


[0001]本申请涉及半导体器件
，具体涉及一种IGBT器件。

技术介绍

[0002]在IGBT器件，为了实现提高器件的功能或性能，往往需要采用两种以上栅极，除了常规栅极，还会设置屏蔽栅、浮空栅极等。例如在现有专利CN202210453957.6中，采用两种栅极，一种栅极用于在开态时导通器件，另一种栅极用于在关态时抽取少数载流子。
[0003]在该现有专利中，元胞尺寸较大，一方面是需要两种沟槽栅，另一方面是需要深层基区横向扩散至一定距离，两种沟槽栅之间需要保持隔开一定距离，保证深层基区不会把沟槽栅底部全部包围住或者深层基区没法保护沟槽栅拐角电场集中处(容易发生击穿)的薄弱位置。
[0004]可见，该现有专利的元胞横向尺寸大，在相同芯片尺寸，元胞数目少，电流能力较小。

技术实现思路

[0005]本申请主要解决的技术问题是现有的IGBT器件的元胞横向尺寸大，电流能力较小的技术问题。
[0006]根据第一方面，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：
[0007]漂移区，其具有第二导电类型，用于在IGBT器件处于正向耐压过程中作为耗尽层；
[0008]第一导电类型区，其具有第一导电类型，形成在漂移区中，第一导电类型区的底面远离漂移区的顶部，且靠近漂移区的底部或与漂移区的底部平齐；
[0009]基区，其具有第一导电类型；
[0010]沟槽栅，包括栅极以及包裹栅极的栅介质层，沟槽栅穿通基区并延伸到漂移区；栅介质层包括分别形成在栅极两侧的厚栅介质层以及薄栅介质层，厚栅介质层的厚度大于薄栅介质层的厚度；
[0011]抽取通道，其具有第一导电类型，第一电极通过抽取通道与第一导电类型区电连接；用于在IGBT器件处于关断状态时，第一电极通过抽取通道抽取沟槽栅底部的少数载流子；
[0012]发射区，其具有第二导电类型，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，发射区和基区之间形成第一PN结，基区和发射区分别与第一电极电连接；
[0013]抽取通道位于厚栅介质层的一侧，发射区位于薄栅介质层的一侧；
[0014]集电区，其位于漂移区的下方，具有第一导电类型，集电区与第二电极电连接，用于在IGBT器件开态时提供载流子。
[0015]一种实施例中，一个元胞包括两个沟槽栅，抽取通道形成在两个相邻的沟槽栅的厚栅介质层之间，第一导电类型区位于在两个相邻的沟槽栅的下方。
[0016]一种实施例中，抽取通道中间区域的受主掺杂浓度低于两端区域的受主掺杂浓度，或，抽取通道中间区域的施主掺杂浓度高于两端区域的施主掺杂浓度。
[0017]一种实施例中，漂移区与第一导电类型区均为单晶硅，栅介质层为二氧化硅，厚栅介质层采用热氧化方式形成。
[0018]一种实施例中，抽取通道的宽度为300A
‑
1000A，和/或，抽取通道的宽度与厚栅介质层的宽度比例为1:10。
[0019]一种实施例中，IGBT器件还包括少子势垒层，少子势垒层形成在基区下面；
[0020]少子势垒层具有第二导电类型，少子势垒层的底部高于沟槽栅的底部；抽取通道穿通少子势垒层与第一导电类型区电连接。
[0021]一种实施例中，IGBT器件还包括第二导电类型轻掺杂区，其具有第二导电类型；
[0022]第二导电类型轻掺杂区形成在沟槽栅底部，第二导电类型轻掺杂区位于沟槽栅底部中远离第一导电类型区的一侧。
[0023]一种实施例中，IGBT器件还包括第二导电类型区，其具有第二导电类型，形成在漂移区中，第二导电类型区的底面远离漂移区的顶部，且靠近漂移区的底部或与漂移区的底部平齐；
[0024]第二导电类型区与第一导电类型区沿垂直于厚度方向的方向交替间隔设置。
[0025]一种实施例中，第二导电类型区位于薄栅介质层的一侧。
[0026]一种实施例中，IGBT器件还包括缓冲层，其具有第二导电类型，缓冲层的掺杂浓度大于漂移区的掺杂浓度，缓冲层位于漂移区与集电区之间。
[0027]依据上述实施例的IGBT器件，沟槽栅的栅介质层包括薄栅介质层以及厚栅介质层，抽取通道形成在厚栅介质层一侧，不需要单独通过一个厚氧栅极来形成，抽取通道通过第一导电类型区在器件关态时抽取少子，只需要一种沟槽栅即可完成抽取少子以及完成栅极的导通效果，可以缩小元胞的横向尺寸，提高器件的电流能力。
附图说明
[0028]图1为现有技术的一种IGBT器件的结构示意图；
[0029]图2为一种实施例的一种IGBT器件的结构示意图(一)；
[0030]图3为一种实施例的一种IGBT器件的结构示意图(二)；
[0031]图4为一种实施例的一种IGBT器件的结构示意图(三)；
[0032]图5为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的流程图；
[0033]图6为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(一)；
[0034]图7为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(二)；
[0035]图8为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(三)；
[0036]图9为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(四)；
[0037]图10为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(五)；
[0038]图11为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(六)；
[0039]图12为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(七)；
[0040]图13为一种实施例的基区与发射区的示意图；
[0041]图14为一种实施例的抽取通道的结构示意图；
[0042]图15为一种实施例的一种IGBT器件的制造方法的过程示意图(八)。
[0043]附图标记：1
‑
漂移区；101
‑
第一沟槽；2
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第一导电类型区；3
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第二导电类型区；4
‑
沟槽栅；41
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栅介质层；411
‑
厚栅介质层；412
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薄栅介质层；42
‑
栅极；5
‑
抽取通道；6
‑
基区；7
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发射区；8
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第一电极；9
‑
集电区；10
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第二电极；11
‑
缓冲层；12
‑
少子势垒层；13
‑
第二导电类型轻掺杂区。
具体实施方式
[0044]下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。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，包括至少一个元胞，其特征在于，所述元胞包括第一电极(8)、第二电极(10)以及位于所述第一电极(8)和第二电极(10)之间的半导体单元，所述半导体单元包括：漂移区(1)，其具有第二导电类型，用于在所述IGBT器件处于正向耐压过程中作为耗尽层；第一导电类型区(2)，其具有第一导电类型，形成在所述漂移区(1)中，所述第一导电类型区(2)的底面远离所述漂移区(1)的顶部，且靠近所述漂移区(1)的底部或与所述漂移区(1)的底部平齐；基区(6)，其具有第一导电类型；沟槽栅(4)，包括栅极(42)以及包裹所述栅极(42)的栅介质层(41)，所述沟槽栅(4)穿通所述基区(6)并延伸到所述漂移区(1)；所述栅介质层(41)包括分别形成在所述栅极(42)两侧的厚栅介质层(411)以及薄栅介质层(412)，所述厚栅介质层(411)的厚度大于所述薄栅介质层(412)的厚度；抽取通道(5)，其具有第一导电类型，所述第一电极(8)通过所述抽取通道(5)与所述第一导电类型区(2)电连接；用于在所述IGBT器件处于关断状态时，所述第一电极(8)通过所述抽取通道(5)抽取所述沟槽栅(4)底部的少数载流子；发射区(7)，其具有第二导电类型，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，所述发射区(7)和基区(6)之间形成第一PN结，所述基区(6)和发射区(7)分别与所述第一电极(8)电连接；所述抽取通道(5)位于所述厚栅介质层(411)的一侧，所述发射区(7)位于所述薄栅介质层(412)的一侧；集电区(9)，其位于所述漂移区(1)的下方，具有第一导电类型，所述集电区(9)与所述第二电极(10)电连接，用于在所述IGBT器件开态时提供载流子。2.如权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，一个所述元胞包括两个所述沟槽栅(4)，所述抽取通道(5)形成在两个相邻的所述沟槽栅(4)的所述厚栅介质层(411)之间，所述第一导电类型区(2)位于在两个相邻的所述沟槽栅(4)的下方。3.如权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述抽取通道(5)中间区域的受主掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋礼聪，何昌，王海强，袁秉荣，陈佳旅，
申请(专利权)人：深圳市美浦森半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：