[发明专利]电荷库IGBT顶端结构及制备方法

权利要求书

1.一种绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件，其特征在于，包括：

一个衬底，包括一个第一导电类型的半导体底层以及一个第二导电类型的半导体顶层；

一个或多个沟槽栅极，每个沟槽栅极都形成在沉积在衬底上方相应的沟槽中，其中在沟槽的每个边上都有一个栅极绝缘物，并用多晶硅填充；

一个第一导电类型的浮动本体区，沉积在两个相邻的沟槽栅极之间以及衬底上方；

一个第二导电类型的顶区，就在两个相邻的沟槽栅极之间以及浮动本体区上方，其中第二导电类型的顶区为重掺杂；以及

一个第一导电类型的本体区，沉积在两个相邻的沟槽栅极之间以及顶区上方，其中第一导电类型的浮动本体区的掺杂浓度低于第一导电类型的本体区掺杂浓度。

2.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

3.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

4.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，沟槽栅极的底部触及半导体顶层。

5.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，一个或多个沟槽栅极垂直延伸的深度为5至10微米，间距为3至15微米。

6.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，任意两相邻沟槽之间的间距和沟槽深度比为0.5至3。

7.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第一导电类型的浮动本体区的掺杂浓度为1e16cm^‐3。

8.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第二导电类型的顶区掺杂浓度在5e16cm^‐3至5e17cm^‐3范围内。

9.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第一导电类型的本体区的掺杂浓度在1e17cm^‐3至1e18cm^‐3范围内。

10.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，浮动本体区底部的深度接近于沟槽中多晶硅的底部，但在多晶硅底部之上。

11.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，第一导电类型的浮动本体区的厚度为1微米或以上。

12.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，还包括一个沉积在半导体衬底上方的平面栅极，其中当IGBT器件接通和/或断开时，平面栅极起控制作用。

13.权利要求12所述的IGBT器件，其特征在于，至少一个沟槽栅极在其顶部延伸，以连接到平面栅极。

14.权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，还包括一个第二导电类型的源极区，沉积在第一导电类型的本体区上方，其中源极区为重掺杂，掺杂浓度范围为1e20cm^‐3以上。

15.权利要求14所述的IGBT器件，其特征在于，还包括一个第二导电类型的轻掺杂源极区，沉积在重掺杂的源极区和一平面栅极之间。

16.一种用于制备IGBT器件的方法，其特征在于，包括：

制备一衬底，包括第一导电类型的半导体底层和第二导电类型的半导体顶层，半导体顶层位于半导体底层上方；

为沟槽栅极制备一个或多个沟槽，其中在每个沟槽的边上都有一个栅极绝缘物，并用多晶硅填充，其中沟槽垂直延伸到半导体顶层中；

在两个相邻的沟槽之间以及衬底上方，制备一个第一导电类型的浮动本体区，其中浮动本体区底部的深度接近于沟槽中多晶硅的底部，但是在多晶硅底部上方；

在浮动本体区上方制备一个第二导电类型的顶区，第二导电类型的顶区为重掺杂；并且

在顶区上方制备一个第一导电类型的本体区，第一导电类型的浮动本体区的掺杂浓度低于第一导电类型的本体区掺杂浓度。