[发明专利]具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法

说明书

本发明提供了一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，涉及半导体器件技术领域，包括N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层以及半导体的P阱区；多晶硅电极通过沟槽形电容的绝缘氧化层与CS电荷存储层以及N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；多晶硅电极以及P+层通过金属层与半导体的P阱区进行欧姆接触；负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过半导体的P阱区形成压降，该方式通过在IGBT原胞中设置沟槽形负反馈电容降低了米勒电容的产生的偏压，提高了IGBT器件的开关性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor，简称IGBT)是由双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor，简称BJT)和绝缘栅型场效应管(Metal OxideSemiconductor Metal Oxide Semiconductor FET，简称MOSFET)组成的复合型功率半导体器件，具有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降的特点，目前被广泛应用在变流系统、变频器、开关电源、牵引传动等领域。

IGBT原胞中的米勒电容，在IGBT器件开关工作的过程中，不仅会增加驱动功耗，而且会降低器件的开关速度，增加开关损耗，且易受电磁干扰，使栅电压产生振荡，特别是在并联快恢复二极管时以及IGBT在桥电路中应用时，会产生异常振荡，严重影响IGBT的开关工作性能。

现有改进方法是在外电路中增加栅极电阻、增加栅极与发射极电容、栅极增加负电源、栅极电压有源钳位等方式，使得IGBT的驱动电路变得复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有负反馈电容的IGBT器件及制作方法，以改善现有技术中IGBT的驱动电路设计复杂的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种具有负反馈电容的IGBT器件，包括：N型单晶硅、多晶硅电极、P+层、金属层、沟槽形电容的绝缘氧化层、CS电荷存储层以及半导体的P阱区；多晶硅电极通过沟槽形电容的绝缘氧化层与CS电荷存储层以及N型单晶硅形成沟槽形负反馈电容；多晶硅电极以及P+层通过金属层与半导体的P阱区进行欧姆接触；沟槽形负反馈电容进行充放电时，充放电电流通过半导体的P阱区形成压降。

进一步地，沟槽形负反馈电容为原胞结构。

进一步地，沟槽形负反馈电容位于发射极以及集电极之间。

进一步地，半导体的P阱区中设置有第一沟槽以及第二沟槽。

进一步地，第一沟槽中形成沟槽形负反馈电容。

进一步地，第二沟槽中形成米勒电容。

第二方面，本发明实施例还提供一种具有负反馈电容的IGBT器件制作方法，方法包括：在N型单晶硅表面注入磷，并扩散成CS电荷存储层；对CS电荷存储层进行氧化或CVD淀积工艺形成氧化层，并对氧化层光刻、刻蚀，形成沟槽刻蚀氧化物掩蔽膜；在CS电荷存储层以及氧化物掩蔽膜间进行沟槽刻蚀；对沟槽进行牺牲氧化，以去除沟槽刻蚀损伤以及多余的氧化物掩蔽膜，并对沟槽进行栅氧化工艺形成栅氧化层；在栅氧化层的外围淀积掺杂栅极多晶硅；对栅极多晶硅进行刻蚀；在CS电荷存储层注入P型杂质并推结形成半导体的P阱区；通过光刻工艺，在半导体的P阱区形成N+源区；通过光刻工艺，在栅极多晶硅上部形成光刻胶掩蔽层，对沟槽中的栅极多晶硅进行刻蚀，形成沟槽形电容的多晶硅电极；腐蚀沟槽侧壁的氧化层，形成沟槽形电容的绝缘氧化层；对半导体的P阱区进行P+注入，形成P+层；对多晶硅电极进行溅射金属，刻蚀表面金属，形成多晶硅电极以及P+层与半导体的P阱区进行欧姆接触的金属层；淀积氧化层，光刻刻蚀，形成多晶硅电极与发射极，以及栅极多晶硅与发射极的氧化物绝缘层；对绝缘氧化层进行淀积金属，形成金属电极。