[發明專利]一種絕緣柵半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202110649855.7
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN114883380A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 楊紹明;嚴學田;方建強
• 申請（專利權）人: 上海林眾電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 湯俊明

1.一種絕緣柵半導體器件，其特征在于，自下到上依次包括集電極層、襯底層、N+型緩沖層、N-型第一漂移層、N型磊晶層、P型摻雜層、位于P型摻雜層兩側的P+型摻雜層、位于P+型摻雜層內部的N+型摻雜層、貫穿N+型摻雜層、摻雜層并伸入第二漂移層的溝槽、位于溝槽側壁以及底部的第一絕緣隔離層、位于溝槽之上的第二絕緣隔離層、位于第二絕緣隔離層兩側的發射極層，所述發射極層的高度小于第二絕緣隔離層的高度，所述P型摻雜層的側向摻雜濃度呈梯度性變化。

2.根據權利要求1所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述P+型摻雜層下方的P型摻雜層的摻雜濃度大于N+型摻雜層下方的P型摻雜層的摻雜濃度。

3.根據權利要求1或2中所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述絕緣柵半導體器件耐擊穿電壓≥1200V。

4.根據權利要求3所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述絕緣柵半導體器件的導通電壓＜1.3V。

5.根據權利要求3所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，絕緣柵半導體器件的關閉時間2μS。

6.根據權利要求1所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述襯底層為P型硅襯底層。

7.根據權利要求1所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述第一絕緣隔離層的原料為二氧化硅。

8.根據權利要求1所述的絕緣柵半導體器件，其特征在于，所述第二絕緣隔離層的原料為二氧化硅。

9.一種根據權利要求1-8任一項所述的絕緣柵半導體器件的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

(1)準備襯底層、在襯底層之上形成N+型緩沖層、在N+型緩沖層之上形成的N-型第一漂移層、在N-型第一漂移層之上形成N型磊晶層、在N型磊晶層之上形成N型第二漂移層；

(2)在N型第二漂移層上進行硼離子注入，形成P型摻雜層，且P型摻雜層的側向摻雜濃度呈梯度性變化；

(3)對P型摻雜層進行氧化形成氧化隔離層，并在中部進行砷離子注入形成N+ 型摻雜層；

(4)對N+型摻雜層進行氧化形成氧化隔離層，并在N+型摻雜層的兩側進行硼離子注入形成P+型摻雜層；

(3)對N+型摻雜層中部進行蝕刻以形成溝槽，所述溝槽貫穿整個N+型摻雜層、P型摻雜層的厚度，并且底部伸入到N型磊晶層中；

(4)對溝槽的底部和側壁進行設置第一絕緣隔離層，所述第一絕緣隔離層的材質為二氧化硅；

(5)在溝槽中埋入柵極電極，并于柵極電極之上設置第二絕緣隔離層，所述第二絕緣隔離層延伸至溝槽的兩側，所述第二絕緣隔離層的材質為二氧化硅，并分別伸入到溝槽兩側的N+型摻雜層中；

(6)最后在P+型摻雜層、N+型摻雜層以及第二絕緣隔離層上覆蓋發射極，并在P型硅襯底層的下部覆蓋集電極，即得到具有低導通電壓和高耐擊穿電壓的絕緣柵半導體器件。

10.根據權利要求9所述的絕緣柵半導體器件的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中P型摻雜層的摻雜方法為在摻雜時使用梯度化光罩進行摻雜。