[發明專利]功率器件及其成型方法

在審

• 申請號: 202010160720.X
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111261711A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李東升;章劍鋒;朱林佩
• 申請（專利權）人: 瑞能半導體科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/417;H01L29/423;H01L21/331;H01L27/082
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 臧靜

本發明涉及一種功率器件及其成型方法，功率器件包括：外延層，設置有依次分布的多個晶體管單元，每個晶體管單元內形成有相互間隔設置的多個發射極溝槽和一個柵極溝槽且一個柵極溝槽設置于相鄰兩個發射極溝槽之間，發射極溝槽的深度大于柵極溝槽的深度；柵極，設置于柵極溝槽并在柵極溝槽與外延層絕緣設置；冗余發射極，設置于發射極溝槽并在發射極溝槽與外延層絕緣設置。本發明實施例提供的功率器件及其成型方法，能夠滿足功率器件的功能需求，同時能夠降低功率器件的飽和壓降以及關斷損耗，優化功率器件的性能。

技術領域

本發明涉及于半導體器件領域技術領域，特別是涉及一種功率器件及其成型方法。

背景技術

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件是一種電壓控制的MOS/BJT復合型器件，具有輸入阻抗高、輸入驅動功率小、導通壓降低、電流容量大、開關速度快等優點。由于IGBT獨特的、不可取代的性能優勢使其自推出實用型產品便在諸多領域得到廣泛的應用，例如：太陽能發電、風力發電、動車、高鐵、新能源汽車以及眾多能量轉換領域。

隨著技術的發展，對功率器件的性能要求越來越高，然而，已有的功率器件因結構設計不合理，導致功率器件的關斷損耗(Eoff)較高，不利于功率器件的發展。

因此，亟需一種新的功率器件及其成型方法。

發明內容

本發明實施例提供一種功率器件及其成型方法，能夠滿足功率器件的功能需求，同時能夠降低功率器件的關斷損耗，優化功率器件的性能。

一方面，根據本發明實施例提出了一種功率器件，包括：外延層，設置有依次分布的多個晶體管單元，每個晶體管單元內形成有相互間隔設置的多個發射極溝槽和一個柵極溝槽且一個柵極溝槽設置于相鄰兩個發射極溝槽之間，發射極溝槽的深度大于柵極溝槽的深度；柵極，設置于柵極溝槽并在柵極溝槽內與外延層絕緣設置；冗余發射極，設置于發射極溝槽并在發射極溝槽內與外延層絕緣設置。

根據本發明實施例的一個方面，發射極溝槽的深度與柵極溝槽的深度之間的差值為0.3um～3um。

根據本發明實施例的一個方面，在發射極溝槽以及柵極溝槽的排布方向上，發射極溝槽的寬度大于柵極溝槽的寬度。

根據本發明實施例的一個方面，發射極溝槽的寬度與柵極溝槽的寬度之間的差值為0.2um～0.5um。

根據本發明實施例的一個方面，外延層包括依次排布的漂移層以及體區，漂移層配置為第一導電類型，體區配置為第二導電類型，發射極溝槽以及柵極溝槽貫穿體區并向漂移層延伸。

根據本發明實施例的一個方面，外延層還包括載流子存儲區，載流子存儲區位于體區面向漂移層的一側，發射極溝槽穿過載流子存儲區伸入漂移層，柵極溝槽部分伸入載流子存儲區。

根據本發明實施例的一個方面，功率器件還包括：發射區，配置為第一導電類型的重摻雜區，發射區位于體區的背離襯底側的表面，并且圍繞于柵極溝槽的橫向的至少部分周邊；絕緣層，覆蓋外延層遠離漂移層側的表面；發射極互連，位于絕緣層上，發射極互連經由貫穿絕緣層的過孔與發射區耦合。

根據本發明實施例的一個方面，發射極互連還經由貫穿絕緣層的過孔與體區耦合。

另一方面，根據本發明實施例提出了一種功率器件的成型方法，包括：

提供至少部分具有第一導電類型的結構層，結構層具有相背的第一表面和第二表面；

圖案化結構層，形成自第一表面至結構層內部延伸、且相互間隔排布的多個柵極溝槽以及多個發射極溝槽，每個柵極溝槽位于相鄰兩個發射極溝槽之間，發射極溝槽的深度大于柵極溝槽的深度；

在柵極溝槽以及發射極溝槽的內壁形成分隔層；