[发明专利]复合沟道IGBT器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种复合沟道IGBT器件，它包括集电极金属、P型集电极区、N型缓冲区、N型外延层、载流子存储层与P型体区；在栅极沟槽的侧壁与底面、P型体区的上表面设有栅极氧化层，在栅极多晶硅上开设有呈间隔设置的块状窗口，在块状窗口内以及栅极多晶硅的上表面设置绝缘介质层，在对应块状窗口位置的绝缘介质层上开设有接触孔，在接触孔的底面设有重掺杂P区，在重掺杂P区的上方以及绝缘介质层的上表面设有发射极金属，发射极金属通过接触柱与重掺杂N型发射区欧姆接触。本发明有效地抑制了短沟道效应，提高器件的短路能力，有效地抑制寄生三极管开启，且制造工艺保留了部分绝缘栅双极型晶体管结构的制造工艺，具有良好的兼容性。

技术领域

本发明主要涉及功率半导体器件技术领域，具体涉及一种复合沟道IGBT（Insulated Gate Bipolar Translator，绝缘栅双极型晶体管）器件及其制造方法。

背景技术

IGBT器件不仅具有驱动功率小、开关速度快、饱和压降低，而且还具有耐高压、电流处理能力强等一系列应用上的优点，因此受到人们的青睐。目前，有关IGBT的导通特性以及关断特性等综合性能已经得到大幅度改善。各个国家对IGBT器件研发的重视推动IGBT器件向大功率化方向迅速发展。

由于电子产品正在向更小体积的趋势发展，其内部所用芯片面积需要相应减小，因此段沟道效应变得明显。另一方面，IGBT器件结构中存在寄生三极管，一旦寄生三极管开启将会影响器件性能甚至是毁坏器件。因此目前IGBT器件发展的一个重要方向就是抑制短沟道效应提高器件短路能力，同时避免器件中寄生三极管开启。传统的绝缘栅双极型晶体管器件结构如图1所示。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种驱动功率小而饱和压降低的复合沟道IGBT器件。

本发明的另一目的是提供一种复合沟道IGBT器件的制造方法。

按照本发明提供的技术方案，所述复合沟道IGBT器件，在集电极金属的上表面设有P型集电极区，在P型集电极区的上表面设有N型缓冲区，在N型缓冲区的上表面设有N型外延层，在N型外延层的上表面设有载流子存储层，在载流子存储层的上表面设有P型体区；在所述P型体区的上表面设有互相平行的条形的栅极沟槽，所述栅极沟槽的底部穿透P型体区与载流子存储层，最后进入N型外延层内，在栅极沟槽的侧壁与底面、P型体区的上表面设有栅极氧化层，在栅极氧化层的表面淀积有栅极多晶硅，栅极多晶硅与栅极氧化层填充满栅极沟槽，在对应相邻两个栅极沟槽之间的P型体区的上表面设有条状的重掺杂N型发射区，重掺杂N型发射区远离所述栅极沟槽侧壁位置的栅极氧化层，在栅极多晶硅上开设有呈间隔设置的块状窗口，在块状窗口内以及栅极多晶硅的上表面设置绝缘介质层，在对应块状窗口位置的绝缘介质层上开设有接触孔，接触孔的底部穿透绝缘介质层与重掺杂N型发射区，最后进入P型体区内，在接触孔的底面设有重掺杂P区，在重掺杂P区的上方以及绝缘介质层的上表面设有发射极金属，在重掺杂P区上方的接触孔内形成接触柱，所述发射极金属通过接触柱与重掺杂N型发射区与重掺杂P区欧姆接触。

作为优选，所述块状窗口开设在对应重掺杂N型发射区上方且避开所述的栅极沟槽。

作为优选，所述重掺杂N型发射区的延伸方向与栅极沟槽的延伸方向一致。

作为优选，所述重掺杂P区整体位于重掺杂N型发射区的下方。

一种复合沟道IGBT器件的制备方法包括以下步骤：

第一步：在N型外延层上进行N型杂质的注入，热退火后形成载流子存储层，然后在载流子存储层上进行P型杂质的注入，热退火后形成P型体区，之后选择性的进行N型杂质的注入形成条状的重掺杂N型发射区。

第二步：在P型体区、载流子存储层和N型外延层内选择性刻蚀出栅极沟槽；

第三步：在栅极沟槽的底面、侧壁及P型体区的上表面形成栅极氧化层；