[發明專利]IGBT器件

在審

• 申請號: 201910014758.3
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109888004A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 楊繼業;邢軍軍;潘嘉;李昊;陸怡;趙龍杰;張須坤;黃璇;陳沖
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種IGBT器件，其特征在于，包括：

超結結構，所述超結結構由多個N型柱和P型柱交替排列而成，一個所述N型柱和相鄰的一個所述P型柱組成一個對應的超結單元；

所述超結結構形成于N型外延層中，在所述N型外延層的底部形成有P型摻雜的集電區；

所述P型柱的底部和所述集電區的頂部表面具有間距；

在各所述超結單元頂部的所述N型外延層中形成有IGBT器件的器件單元結構，所述IGBT器件由多個所述器件單元結構并聯而成；

所述器件單元結構包括：

P型摻雜的體區；

在所述體區的底部表面和對應的所述P型柱的頂部表面之間形成有N型隔離層，所述N型隔離層用于實現所述體區和所述P型柱之間的隔離；

柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和多晶硅柵，被所述多晶硅柵覆蓋的所述體區表面用于形成溝道；

形成于所述體區的表面的由N+區組成的源區；

漂移區由所述N型柱以及所述N型柱頂部和底部的N型外延層組成，所述溝道連接所述源區和所述漂移區；

所述超結結構結合所述N型隔離層的結構形成使所述IGBT器件的電流密度提升和通態壓降降低的結構。

2.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：在所述集電區的正面的所述N型外延層中形成有N型摻雜的電場中止層，所述電場中止層的摻雜濃度大于所述N型外延層的摻雜濃度，所述電場中止層的頂部表面和所述P型柱的底部表面之間具有間隔。

3.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：所述柵極結構為溝槽柵，所述溝槽柵包括柵極溝槽，所述柵介質層形成于所述柵極溝槽的底部表面和側面，所述多晶硅柵填充于所述柵極溝槽中；

所述柵極溝槽位于對應的所述N型柱的頂部并穿過所述體區和所述N型隔離區，被所述多晶硅柵側面覆蓋的所述體區表面用于形成溝道。

4.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：所述柵極結構為平面柵，所述柵介質層和所述多晶硅柵依次疊加在所述體區的表面并延伸到所述體區外側的所述N型外延層的表面，被所述多晶硅柵正面覆蓋的所述體區表面用于形成溝道。

5.如權利要求1或3或4所述的IGBT器件，其特征在于：所述柵介質層為柵氧化層。

6.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：在所述體區的表面還形成有由P+區組成的體引出區。

7.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：層間膜將所述源區、所述多晶硅柵和所述體區表面覆蓋；

在所述源區和所述多晶硅柵的頂部分別形成有穿過所述層間膜的接觸孔；

在所述層間膜的表面形成有正面金屬層圖形結構，所述正面金屬層圖形結構分別形成發射極和柵極，所述發射極通過對應的接觸孔和底部的所述源區接觸，所述柵極通過對應的接觸孔和底部的所述多晶硅柵接觸；

在所述集電區的底部表面形成有由背面金屬層組成的集電極。

8.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：所述P型柱由填充于超結溝槽中的P型外延層組成，所述超結溝槽形成于所述N型外延層中，所述N型柱由所述P型柱之間的所述N型外延層組成。

9.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：所述P型柱由在所述N型外延層中的選定區域中形成的P型離子注入區組成，所述超結結構對應的所述N型外延層分多次外延生長形成，在每次外延生長形成之后進行P型離子注入形成所述P型柱對應的P型離子注入區的部分；

所述N型柱由所述P型柱之間的所述N型外延層組成。

10.如權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于：所述N型隔離層的N型雜質由所述N型外延層的N型雜質疊加N型離子注入雜質組成。