[發明專利]窄的有源單元IE型溝槽柵極IGBT及其制造方法

有效

• 申請號: 201810558919.0
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN108933170B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 松浦仁
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331;H01L29/08;H01L29/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

1.一種半導體器件，包括：

硅型半導體襯底，具有第一主表面和第二主表面；

IGBT單元區域，設置在所述硅型半導體襯底的所述第一主表面側上；

多個線性有源單元區域、多個線性無源單元區域以及多個線性空穴集電極區域，所述線性有源單元區域和所述線性空穴集電極區域在所述IGBT單元區域中在側向上被交替地設置在所述線性無源單元區域之間；

多個有源區段和多個無源區段，沿著所述線性有源單元區域中的每個線性有源單元區域中的縱向方向交替設置；

多個第一溝槽，設置在所述硅型半導體襯底的所述第一主表面中，所述第一溝槽被設置在所述線性有源單元區域中的每個線性有源單元區域、所述線性無源單元區域中的每個線性無源單元區域和所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域之間的相應界限處，并且所述第一溝槽在縱向方向上延伸；

多個第一柵極電極，所述第一柵極電極使用絕緣膜被分別設置在所述第一溝槽中；

發射極區域，具有第一導電類型，設置在所述硅型半導體襯底的第一主表面側上的表面區域中，并且在所述有源區段中的、在相鄰的第一溝槽之間的每個有源區段中延伸；

本體接觸區域，具有第二導電類型，設置在所述硅型半導體襯底的所述第一主表面側上的表面區域中，在所述無源區段中的、在相鄰的所述第一溝槽之間的每個無源區段中延伸，并且在所述線性空穴集電極區域中的、在相鄰的所述第一溝槽之間的每個線性空穴集電極區域中延伸；以及

金屬發射極電極，設置在所述硅型半導體襯底的所述第一主表面之上，并且電耦合至所述發射極區域和所述本體接觸區域；

多個第二溝槽，設置在所述硅型半導體襯底的第一主表面中，所述第二溝槽在所述線性空穴集電極區域中的、在相鄰的所述第一溝槽之間的每個線性空穴集電極區域中在側向上延伸；以及

多個第二柵極電極，所述第二柵極電極被分別設置在所述第二溝槽中，其中所述絕緣膜在所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域中；

其中所述第一柵極電極和所述第二柵極電極限定在所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域中的溝槽內電極；

其中在所述有源區段中的每個有源區段中的發射極區域在相鄰的所述第一溝槽之間的縱向方向上延伸，以將所述無源區段中的每個無源區段中的本體接觸區域分離；

其中具有所述第二導電類型的浮置區域被設置所述硅型半導體襯底的第一主表面側上的表面區域中，所述浮置區域在所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域中的所述溝槽內電極的所述第一柵極電極之間的側向上延伸，并且所述浮置區域在所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域中的溝槽內電極的第二柵極電極之間在縱向方向上延伸；

其中所述溝槽內電極將所述浮置區域從所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極中的本體接觸區域分離；以及

其中掩埋電極耦合部件將所述溝槽內電極耦合至所述發射極電極，并且被設置在所述線性空穴集電極區域中的每個線性空穴集電極區域中的所述浮置區域之上。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，所述本體接觸區域設置在所述無源區段中的每個無源區段之上；以及

其中所述發射極區域設置在所述有源區段中的每個有源區段之上以將所述有源區段和所述無源區段分離。

3.根據權利要求2所述的半導體器件，其中所述浮置區域被進一步布置為在相鄰的所述第一溝槽的底部端部之間的線性無源單元區域中的每個線性無源單元區域中延伸。

4.根據權利要求3所述的半導體器件，還包括：

具有所述第一導電類型的空穴阻擋區域，被設置在所述硅型半導體襯底的第一主表面側上的表面區域中，并且在縱向方向上在所述線性有源單元區域中的每個線性有源單元區域中延伸，并且延伸至與相鄰的所述第一溝槽的底部端部相同的深度水平。

5.根據權利要求4所述的半導體器件，還包括：

具有所述第二導電類型的掩埋本體接觸區域，所述掩埋本體接觸區域被設置在所述本體接觸區域下方以與其接觸。

6.根據權利要求5所述的半導體器件，其中，在所述線性有源單元區域中的每個線性有源單元的相對側上的相鄰的所述第一溝槽之間的間隔是0.35微米或更小。