[发明专利]IGBT器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种IGBT器件，包括：漂移区，阱区，电荷存储层和多个沟槽，各沟槽穿过P型体区和电荷存储层进入到漂移区中；单元结构中包括一个栅极结构以及其两侧的第二屏蔽电极结构；源区形成于栅极结构的多晶硅栅两侧的阱区中，源区和阱区都通过顶部的接触孔连接到金属源极，栅极结构底部的第一屏蔽电极结构和第二屏蔽电极结构的屏蔽多晶硅都通过对应的接触孔连接到金属源极。本发明还公开了一种IGBT器件的制造方法。本发明能同时改善器件的饱和压降、关断损耗以及抗冲击的性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种IGBT器件；本发明还涉及一种IGBT器件的制造方法。

背景技术

半导体功率器件是电力电子系统进行能量控制和转换的基本电子元器件，电力电子技术的不断发展为半导体功率器件开拓了广泛的应用领域。以绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为标志的半导体功率器件是当今电力电子领域器件的主流，其中，IGBT器件是一种电压控制的MOSFET和双极型三极管(BJT)的复合型器件。

从结构上，IGBT的结构与垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)相似，只是将VDMOS的N+衬底换为P+衬底，引入的电导调制效应，克服了VDMOS本身固有的导通电阻与击穿电压的矛盾，从而使IGBT同时具有双极型功率晶体管和MOSFET的共同优点：输入阻抗高、输入驱动功率小、导通压降低、电流容量大、开关速度快等。由于IGBT独特的、不可取代的性能优势使其自推出实用型产品便在诸多领域得到广泛的应用，例如：太阳能发电、风力发电、动车、高铁、新能源汽车以及众多能量转换领域。

为了进一步降低IGBT的导通压降，IGBT的栅极结构从平面栅结构优化到沟槽栅结构，沟槽栅IGBT将沟道从横向变为纵向，消除了导通电阻中JFET的影响。同时缩小了原胞尺寸即步进(pitch)，大大提高原胞密度，每个芯片的沟道总宽度增加，减小了沟道电阻。另一方面，由于多晶硅栅面积增大，减少了分布电阻，有利于提高开关速度。

IGBT的饱和压降(Vcesat)和关断损耗以及抗冲击能力是衡量IGBT器件的几个重要指标。饱和压降是衡量IGBT产品导通损耗的重要参数，降低IGBT饱和压降可以有效降低IGBT功率损耗，减小产品发热，提高功率转换效率。耐压特性也是是产品的最重要参数之一。降低关断损耗可以最大限度的降低IGBT在高频下的功率损耗。IGBT产品抗冲击能力的主要体现就是产品抗短路能力，是体现产品可靠性的重要参数指标。

随着技术的发展，对IGBT的性能要求越来越高，如何更加灵活地调整饱和压降(Vcesat)与关断损耗(Eoff)的折中关系，在保证饱和压降不增大的前提下更好的优化开关损耗，同时提高器件的抗冲击能力以实用于高功率转换领域，成为本领域技术人员一直最求的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT器件，能同时改善器件的饱和压降、关断损耗以及抗冲击的性能。为此，本发明还提供一种IGBT器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的IGBT器件包括：

漂移区，由形成于半导体衬底表面的第一导电类型轻掺杂区组成。

第二导电类型掺杂的阱区，形成于所述漂移区表面。

在所述漂移区的底部表面形成有由第二导电类型重掺杂区组成的集电区。

电荷存储层，所述电荷存储层形成于所述漂移区的顶部区域且位于所述漂移区和所述阱区交界面的底部，所述电荷存储层具有第一导电类型重掺杂；所述电荷存储层用于阻挡第二导电类载流子从所述漂移区中进入到所述阱区中。