[发明专利]一种IGBT器件结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种IGBT器件结构及其制备方法，属于半导体功率器件与工艺制造技术领域。该IGBT器件结构及其制备方法包括N‑衬底、超结区、元胞、FS层、P+层、N+层、填充层。本发明中的N‑衬底、超结区、元胞、FS层、P+层、N+层可以保障器件耐压，还通过在N‑衬底上设置第一安装槽，并在第一安装槽内填充第一绝缘层，第一绝缘层通过高K绝缘材料制成，从而起到在器件开通时，提高FS层中空穴载流子密度，有效地隔离了IGBT区域和MOSFET区域，从而有效降低器件导通电阻，抑制器件开通时的snapback现象。

技术领域

本发明属于半导体功率器件与工艺制造技术领域，涉及一种IGBT器件结构及其制备方法。

背景技术

IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，是场效应晶体管MOSFET和双极功率晶体管BJT结合形成的达林顿结构，具有MOSFET输入阻抗高、驱动简单、开关速度高的优点，又具有BJT电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点，是比较理想的全控型器件，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。绝缘双极晶体管IGBTInsulate Gate Bipolar Transistor，自发明以来，由于其优越的开关特性，已成为中高功率电子领域的主流开关器件，广泛应用于消费电子、工业、轨道交通、新能源汽车、能源发电等领域。现有的半超结IGBT结构，相较普通的trench IGBT，半超结IGBT具有更好的耐压特性。IGBT由于反向耐压能力较弱，所以在实际应用中需要反并联一个二极管，用以在IGBT关断时起续流作用。如果可以将IGBT和二极管设计在同一种器件结构中，无疑将会大大节省成本，同时IGBT和FRD将会有更好的匹配性，但这样的结构通常会引起开通时的负阻snapback现象。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种IGBT器件结构及其制备方法，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种IGBT器件结构及其制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种IGBT器件结构，包括N-衬底、设置于N-衬底上的超结区、设置于超结区上端的元胞、设置于N-衬底下端的FS层、设置于N-衬底下端的P+层、设置于N-衬底下端的N+层、设置于N-衬底上的填充层，所述填充层包括设置于N-衬底上的第一安装槽、填充于第一安装槽内的第一绝缘层。

优选的，所述第一安装槽为2个，2个所述第一安装槽平行设置，2个所述第一安装槽对称设置于N-衬底的中心线的两侧。

优选的，所述超结区为由P型区域和N型区域交替形成的P/N超结区。

优选的，所述P/N超结区设置于N-衬底的中部，所述FS层设置于P/N超结区的下端，所述P+层设置于FS层下端的中部，所述N+层设置于FS层下端的两侧，所述第一安装槽顶端设置于P/N超结区内、底端设置于N-衬底的底端，所述P+层和N+层分别设置于第一安装槽的两侧。

优选的，所述元胞包括设置于P/N超结区上端的第二安装槽、设置于第二安装槽内的栅电极、设置于P/N超结区上端的P型体区、设置于P/N超结区上端的P+区域、设置于第二安装槽上端的N+源区、设置于N+源区上的金属层。

优选的，所述第二安装槽内侧设有第二绝缘层，所述栅电极设置于第二绝缘层内侧。

优选的，所述第二安装槽设置于P/N超结区上端的中部，所述第二安装槽的中心线和N-衬底的中心线重合，所述N+源区的中心线和第二安装槽的中心线重合，所述P型体区为2个，2个所述P型体区对称设置于第二安装槽的两侧，所述P+区域为2个，所述P+区域底端连接于P型体区、一端连接于N+源区。

如权利要求1所述的一种IGBT器件结构的制备方法，包括如下步骤：

S1：采用N半导体材料制备N-衬底；