[发明专利]一种逆阻型IGBT及其制造方法

摘要

一种逆阻型IGBT及其制造方法，属于半导体功率器件技术领域，本发明通过引入沟槽发射极和沟槽集电极结构，在不影响IGBT器件阈值电压和开通的情况下，提高器件的反向击穿电压；降低整体栅电容，提高器件的开关速度，降低器件的开关损耗和驱动功耗，改善传统CSTBT结构正向导通压降与关断损耗之间的折中；避免器件开启动态过程中的电流、电压振荡和EMI问题，提高器件可靠性；改善沟槽底部电场集中效应，提高器件正向击穿电压，进一步提高器件可靠性；进一步提高器件发射极端的载流子增强效应，改善漂移区的载流子浓度分布，进一步改善正向导通压降与关断损耗的折中。本发明制造方法与现有CSTBT器件的制造工艺兼容。

主权项

一种逆阻型IGBT，其元胞结构包括：P型集电区(14)、位于P型集电区(14)背面的集电极金属(15)、位于P型集电区(14)正面的N型电场阻止层(13)和位于N型电场阻止层(13)上方的N型漂移区(12)；其特征在于：N型漂移区(12)中具有P+发射区(4)、N+发射区(5)、P型基区(6)、N型电荷存储层(7)、P型体区(10)、沟槽栅结构、沟槽发射极结构和沟槽集电极结构；所述沟槽发射结构位于N型漂移区(12)顶层中央并沿器件垂直方向穿入其中，所述沟槽发射极结构由沟槽发射极电极(91)和设于沟槽发射极电极(91)四周及底侧的发射极介质层(92)构成；所述沟槽发射极结构一侧的N型漂移区(12)中具有与之相连的P型体区(10)，所述P型体区(10)及其相靠近的发射极介质层(92)的上表面设有第一介质层(21)；所述沟槽发射极结构另一侧的N型漂移区(12)中具有相互接触且并排设置的P+发射区(4)和N+发射区(5)；在P+发射区(4)和N+发射区(5)的下方具有与之相连的P型基区(6)；P型基区(6)和N型漂移区(12)之间具有N型电荷存储层(7)；P+发射区(4)、P型基区(6)和N型电荷存储层(7)均与发射极介质层(92)相连；N型电荷存储层(7)中还具有沟槽栅结构，所述沟槽栅结构包括：栅电极(81)和栅介质层，栅介质层沿器件垂直方向延伸进入N型电荷存储层(7)中形成沟槽，侧面栅介质层(82)与N+发射区(5)、P型基区(6)和N型电荷存储层(7)相接触，底面栅介质层(83)与N型电荷存储层(7)相接触，所述栅电极(81)位于沟槽中，栅电极(81)的深度大于P型基区(6)的结深且小于N型电荷存储层(7)的结深；所述栅介质层(82、83)的厚度不大于沟槽发射极介质层(92)的厚度；在沟槽栅结构、P+发射区(4)、N+发射区(5)和沟槽发射极电极(91)及其相靠近的发射极介质层(92)的上方具有与之相连的发射极金属(1)，所述沟槽栅结构与发射极金属(1)之间通过第二介质层(22)相隔离；所述沟槽集电极结构位于集电极金属(15)上表面，包括集电极电极(3)和集电极介质层(11)；集电极介质层(11)沿器件垂直方向依次从P型集电区(14)、N型电场阻止层(13)延伸进入N型漂移区(12)中形成沟槽，集电极电极(3)位于沟槽中；集电极电极(3)与集电极金属(15)相连，并且集电极电极(3)的深度大于N型电场阻止层(13)的结深，集电极电极(3)通过集电极介质层(11)与N型电场阻止层(13)和P型集电区(14)相连。