[发明专利]一种低泄漏电流的IGBT器件及其制备方法

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，具体是一种低泄漏电流的IGBT器件，包括N型半导体衬底；形成于N型半导体衬底正面的P阱层；形成于P阱层正面的高掺杂P+区和高掺杂N+发射区；形成于高掺杂N+发射区中部并在垂直方向上贯穿P阱层且底部位于N型半导体衬底内的沟槽栅；由沟槽栅中导电材料引出的栅电极；高掺杂P+区和高掺杂N+发射区共同引出的发射极电极；形成于N型半导体衬底背面的P型集电区；在P型集电区引出的集电极，P型集电区顶部引入具有电场截止作用的N型掺杂区，N型掺杂区包括形成于P型集电区顶部的一阶N型掺杂区和形成于一阶N型掺杂区顶部的二阶N型掺杂区。本发明可以减小器件的漏电流，提升器件的耐高温能力。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种低泄漏电流的IGBT器件及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)作为一种新型的电力半导体器件，现在已经成为电力电子领域的新一代主流产品，广泛应用于新能源汽车、能源发电、消费电子、轨道交通、航空航天、智能家电等领域。绝缘栅双极晶体管将MOSFET结构与BJT结构集成在了一起，同时具有了这两种器件的特点，同时具有MOSFET的驱动功率小、开关速度快以及BJT的导通压降小、电流大等诸多优势。

现在应用较广泛的有平面型IGBT器件与沟槽型IGBT器件，相较于平面型IGBT器件，沟槽栅IGBT具有更低的导通电阻，优化了IGBT的导通电阻与关断速度的矛盾关系。随着航空航天、轨道交通等领域的技术发展，需要IGBT在高温环境下也能高能效高可靠运行。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温的IGBT器件，减小器件的漏电流，使器件的耐高温能力增强。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低泄漏电流的IGBT器件，包括有源区元胞结构和非有源区终端结构，所述有源区元胞结构包括：N型半导体衬底；形成于所述N型半导体衬底正面的P阱层；形成于所述P阱层正面的高掺杂P+区和高掺杂N+发射区；形成于高掺杂N+发射区中部并在垂直方向上贯穿P阱层且底部位于N型半导体衬底内的沟槽栅；由沟槽栅中的导电材料引出的栅电极；所述高掺杂P+区和高掺杂N+发射区共同引出的发射极电极；形成于所述N型半导体衬底背面的P型集电区；在所述P型集电区引出的集电极，所述P型集电区的顶部引入具有电场截止作用的N型掺杂区，所述N型掺杂区包括形成于P型集电区顶部的一阶N型掺杂区和形成于一阶N型掺杂区顶部的多个柱形的二阶N型掺杂区。

进一步地，所述一阶N型掺杂区与P型集电区接触，所述二阶N型掺杂区与一阶N型掺杂区接触；所述有源区元胞结构中的二阶N型掺杂区在横向方向和纵向方向上均为间断分布，相邻的二阶N型掺杂区之间为N型半导体衬底；所述非有源区终端结构中的二阶N型掺杂区在横向方向和纵向方向上均为不间断连续分布。

进一步地，所述二阶N型掺杂区的掺杂浓度大于所述N型半导体衬底的掺杂浓度。

进一步地，所述有源区元胞结构中的二阶N型掺杂区的注入窗口选自正方形、圆形和六边形中的一种。

进一步地，所述一阶N型掺杂区采用浅能级的磷离子、砷离子或深能级的硫离子、硒离子掺杂；所述二阶N型掺杂区采用浅能级的磷离子、砷离子或深能级的硫离子、硒离子掺杂。

进一步地，所述沟槽栅包括填充在沟槽内的多晶硅和用以隔绝多晶硅与沟槽内壁的氧化层。

基于一个总的发明构思，本发明的另一个目的在于提供上述低泄漏电流的IGBT器件的制备方法，包括以下步骤：