[发明专利]IGBT器件

说明书

本发明公开了一种IGBT器件，由多个形成原胞并联而成，各原胞都形成在同一晶圆上，各原胞的栅极结构采用沟槽栅，沟槽栅包括形成于栅极沟槽内侧表面的栅介质层和填充于栅极沟槽中的多晶硅栅；多晶硅栅完全填充栅极沟槽时会对晶圆产生第一应力，在多晶硅栅的中间区域还包括在多晶硅栅完全填充栅极沟槽后刻蚀形成的第二沟槽，第二沟槽中填充有应力释放层，应力释放层用于释放第一应力，使同一晶圆上的各原胞的性能的均一性提高。本发明能提高同一片晶圆上IGBT器件参数的均一性，并从而提高产品良率。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件。

背景技术

IGBT是目前市场上主流的功率器件，尤其在高压大功率领域有着取足轻重的地位。作为一种电压控制的双极型功率器件，IGBT在低频大功率市场所占份额较高，IGBT模块在新能源领域也有着相当大的潜力。

目前市场上主流的IGBT器件基本上都采用沟槽栅(trench gate)场截止型(fieldstop)结构设计。这种结构设计在平衡器件导通和关断以及开关各方面参数达到了最优。目前IGBT制造技术也在朝着缩小原胞尺寸(cell pitch)，从而提高单位面积沟道密度，缩小芯片面积的方向发展。与此同时，晶圆的面积却在朝着越来越大的方向发展以降低制造成本。

到目前为止，单个原胞尺寸已经缩小到了几个微米甚至接近一个微米的尺度，因此提高IGBT同一片晶圆上IGBT芯片参数的均一性对于产品良率至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT器件，能提高同一片晶圆上IGBT器件参数的均一性，并从而提高产品良率。

为解决上述技术问题，本发明提供的IGBT器件由多个形成原胞并联而成，各所述原胞都形成在同一晶圆上，所述晶圆由半导体衬底组成。

各所述原胞的栅极结构采用沟槽栅，所述沟槽栅包括形成于栅极沟槽内侧表面的栅介质层和填充于所述栅极沟槽中的多晶硅栅。

所述多晶硅栅完全填充所述栅极沟槽时会对所述晶圆产生第一应力，在所述多晶硅栅的中间区域还包括在所述多晶硅栅完全填充所述栅极沟槽后刻蚀形成的第二沟槽，所述第二沟槽中填充有应力释放层，所述应力释放层用于释放所述第一应力，使同一所述晶圆上的各所述原胞的性能的均一性提高。

进一步的改进是，所述IGBT器件还包括N型掺杂的漂移区。

P型掺杂的沟道区形成在所述漂移区正面表面上的选定区域中，所述沟槽栅的深度大于所述沟道区的深度，所述沟道区被对应的所述多晶硅栅侧面覆盖且被所述多晶硅栅侧面覆盖的所述沟道区的表面用于形成沟道。

在所述沟道区的正面表面上形成有N+掺杂的源区。

在所述漂移区的背面形成有P+掺杂的集电区。

所述源区顶部通过穿过层间膜的接触孔连接到由正面金属层组成的发射极，所述源区的顶部接触孔的底部还穿过所述源区并和所述沟道区接触。

在所述集电区的背面形成有由背面金属层组成的集电极。

进一步的改进是，浮空P型掺杂区形成在所述漂移区的正面表面上的选定区域中，对于一个所述原胞，所述浮空P型掺杂区位于所述沟槽栅的第一侧，所述沟道区位于所述沟槽栅的第二侧；所述浮空P型掺杂区的深度小于所述沟槽栅的深度。

所述浮空P型掺杂区的正面表面上不形成所述源区且不形成所述接触孔并从而为不和电极连接的浮空结构。

所述沟道区的两侧分别形成有一个所述沟槽栅，在所述浮空P型掺杂区的两侧分别形成有一个所述沟槽栅。