[发明专利]能抑制开关震荡的功率半导体器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种能抑制开关震荡的功率半导体器件及其制备方法。其在元胞内设置至少一个调整控制第一沟槽，以利用调整控制第一沟槽作为元胞内的dummy trench。在调整控制第一沟槽内，调整控制第一沟槽下导电多晶硅与半导体衬底上方的源极金属电连接，因此，能降低调整控制第一沟槽中调整控制第一沟槽上导电多晶硅与半导体衬底上方的栅极金属电连接时与背面电极结构间的耦合电容，并且通过控制和栅极金属极连接调整控制第一沟槽的数量，可以很好的调整输入电容Ciss，而不会额外的影响反馈电容Crss，从而可以调整输入电容Ciss和反馈电容Crss的比例，优化功率半导体器件的开关震荡特性，提高器件工作的可靠性，与现有工艺兼容，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件及其制备方法，尤其是一种能抑制开关震荡的功率半导体器件及其制备方法。

背景技术

目前，功率半导体器件都是朝着低导通压降、低开关损耗、低短路电流、高电流密度方向发展。在器件结构上，沟槽密度的增加能降低导通压降，导电沟道的密度降低能降低短路电流；在功率半导体器件的开关上，追求高的di/dt以及dv/dt，以降低开关损耗。然而，随着各项性能达到极致以后，开关震荡现象突显，尤其是对于大电流开关过程。

为了优化功率半导体器件的开关震荡特性，目前主要的方法是将dummy trench(伪沟槽)内的伪沟槽多晶硅与功率半导体器件的栅电极或源电极电连接，从而实现调整栅极输入电容Ciss/反馈电容Crss/输出电容Coss的大小，以实现所述功率半导体器件开关波形平滑的目的。然而，目前发现单纯的通过这种方式对功率半导体器件的开关震荡优化的空间有限，尤其对于大电流开关IGBT器件，开关震荡现象依然明显。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能抑制开关震荡的功率半导体器件及其制备方法，其能有效抑制功率半导体器件开关时的震荡，提高器件工作的可靠性，与现有工艺兼容，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述能抑制开关震荡的功率半导体器件，包括第一导电类型的半导体衬底以及设置于所述半导体衬底中心区的元胞区；所述元胞区包括若干并联分布的元胞，且元胞采用沟槽结构；

在功率半导体器件的截面上，元胞包括沟道沟槽以及至少一个位于所述沟道沟槽之间的调整控制第一沟槽，沟道沟槽、调整控制第一沟槽均贯穿半导体衬底内上部的第二导电类型区，沟道沟槽、调整控制第一沟槽相应的槽底均位于第二导电类型区的下方；沟道沟槽远离调整控制第一沟槽的外侧壁与设置于第二导电类型区内的第一导电类型源区接触；

在调整控制第一沟槽内设置调整控制第一沟槽上导电多晶硅以及位于所述调整控制第一沟槽上导电多晶硅正下方的调整控制第一沟槽下导电多晶硅，调整控制第一沟槽上导电多晶硅通过位于调整控制第一沟槽内的调整控制第一沟槽内绝缘氧化层与调整控制第一沟槽下导电多晶硅绝缘隔离，且调整控制第一沟槽上导电多晶硅通过调整控制第一沟槽内绝缘氧化层与调整控制第一沟槽的侧壁绝缘隔离，调整控制第一沟槽下导电多晶硅通过调整控制第一沟槽内绝缘氧化层与调整控制第一沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离；

调整控制第一沟槽上导电多晶硅与半导体衬底上方的栅极金属电连接，调整控制第一沟槽下导电多晶硅与半导体衬底上方的源极金属电连接。

元胞还包括位于沟道沟槽之间的调整控制第二沟槽，在所述调整控制第二沟槽内设置调整控制第二导电多晶硅，所述调整控制第二导电多晶硅通过调整控制第二沟槽内的调整控制第二沟槽内绝缘氧化层与所述调整控制第二沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离，调整控制第二导电多晶硅与源极金属电连接。

在所述沟道沟槽内设置沟道沟槽多晶硅，所述沟道沟槽多晶硅通过位于沟道沟槽内的沟道沟槽绝缘氧化层与所在沟道沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离，沟道沟槽多晶硅与栅极金属电连接。

所述沟道沟槽、调整控制第二沟槽为同一工艺步骤层。