[发明专利]IGBT芯片及其制造方法

说明书

本公开涉及一种IGBT芯片及其制造方法。IGBT芯片包括依次层叠的背面金属层(1)、第二导电类型的截止层(2)、第一导电类型的衬底(3)、有源区、发射极金属层(10)，有源区包括栅极沟槽(5)、发射极沟槽(6)、沟槽氧化层(4)、第一导电类型区(8)、第二导电类型区(7)、绝缘层(9)、以及第二导电类型附加区(11)，其中，第二导电类型附加区(11)将与栅极沟槽(5)相邻的沟槽的底部包围，或者将与栅极沟槽(5)相邻的沟槽全部包围。这样，当该IGBT芯片制成的功率器件承受反偏时，栅极沟槽旁的附加区能够通过耗尽扩展，将栅极沟槽包围在耗尽区中，尤其减小了栅极沟槽底部弯曲处的电场集中度，减小了功率器件失效的风险，提高了鲁棒性。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种IGBT芯片及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由双极型三极管(Bipolar Junction Transistor，BJT)和绝缘栅型场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的高输入阻抗和电力晶体管(Giant Transistor，GTR)的低导通压降两方面的优点。

IGBT包括沟槽栅IGBT和平面栅IGBT。沟槽栅IGBT相比于平面栅IGBT具有更小的导通压降以及更强的抗闩锁能力，其消除了JFET区，无JFET效应，减小了器件导通时压降，同时沟道由横向变为纵向，元胞所占面积减小，单位面积电流密度大幅提高，其正向电流能力比平面结构IGBT高出50％以上，而且其开关性能也要好于平面栅IGBT。

然而，在沟槽栅IGBT中，沟槽的刻蚀导致了刻蚀边缘会引入大量缺陷，再叠加刻蚀后存在曲面，使得沟槽区电场集中，易于击穿，这就使得沟槽技术功率器件的鲁棒性不如平面技术的功率器件。

发明内容

本公开的目的是提供一种简单实用的IGBT芯片及其制造方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种IGBT芯片，所述IGBT芯片包括依次层叠的背面金属层、第二导电类型的截止层、第一导电类型的衬底、有源区、发射极金属层，所述有源区包括栅极沟槽、发射极沟槽、沟槽氧化层、第一导电类型区、第二导电类型区、绝缘层、以及第二导电类型附加区。

其中，所述第二导电类型附加区将与所述栅极沟槽相邻的沟槽的底部包围，或者将与所述栅极沟槽相邻的沟槽全部包围。

可选地，所述第二导电类型附加区所包围的沟槽为深沟槽，所述栅极沟槽为浅沟槽。

可选地，所述第二导电类型附加区所包围的沟槽和所述栅极沟槽的深度相同。

可选地，所述第二导电类型区为轻掺杂，掺杂浓度为10¹³～10¹⁶cm^-3，所述第一导电类型区为重掺杂，掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁸cm^-3。

可选地，所述第二导电类型附加区为轻掺杂，掺杂浓度为10¹³～10¹⁶cm^-3。

本公开提供一种IGBT芯片的制造方法。所述方法包括：

在第一导电类型的衬底上形成栅极沟槽和发射极沟槽；

在与所述栅极沟槽相邻的沟槽周围形成第二导电类型附加区，以使所述第二导电类型附加区将与所述栅极沟槽相邻的沟槽的底部包围，或将与所述栅极沟槽相邻的沟槽全部包围；

在所述栅极沟槽和发射极沟槽内形成沟槽氧化层；