[發明專利]一種IGBT器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202210062869.3
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114093934B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 李偉聰;姜春亮;雷秀芳
• 申請（專利權）人: 深圳市威兆半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331;H01L21/28
• 代理公司: 深圳鼎恒誠知識產權代理有限公司 44820
• 代理人: 陳俊斌;彭愿潔

一種IGBT器件及其制造方法，IGBT器件包括至少一個元胞，元胞包括第一電極、第二電極以及位于第一電極和第二電極之間的半導體單元，半導體單元包括：基區、源區、漂移區以及集電區，源區和基區之間形成第一PN結，還包括溝槽柵結構以及PN結結構，PN結結構形成在柵介質層中且位于柵極的遠離溝道區的至少一側，PN結結構中的第一導電類型區與第一電極電連接，PN結結構中的第二導電類型區浮空在柵介質層中。由于在正向耐壓過程中，第二導電類型區的電勢會得到抬高，第二電極的電壓維持不變，因此耗盡層電容上的電荷無法被泄放，第二導電類型區維持較高的電勢，從而使得周圍槽柵底部的電勢得到抬高，從而抑制柵介質層底部的空穴堆積，而抑制位移電流的產生。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，具體涉及一種IGBT器件及其制造方法。

背景技術

IGBT器件作為新型功率半導體器件的主流器件，是電力電子裝置和系統之核。IGBT同時兼有MOS管和BJT（Bipolar Junction Transistor）晶體管兩者的優勢，具有低導通壓降和驅動功率、高輸入阻抗、高擊穿電壓和高開關頻率等優良特性，其應用電壓范圍比較廣，能夠大大提高設備的用電效率和質量。

IGBT在不斷發展過程中，出現了FP IGBT（Floating P-base）結構。由于浮空P區的引入，會在IGBT開啟時積累空穴，使槽柵柵介質層底部流向發射極的空穴電流密度得到提升，因此增加了槽柵底部的非平衡空穴濃度，降低器件的導通壓降，實現飽和導通壓降和關斷損耗的折中。然而正對集電極的大面積槽柵會引起較大的密勒電容，引起器件在開態時密勒平臺變長，在密勒電容的作用下，產生對柵極充電的位移電流，使柵極電阻R_G對開態時dI_C/dt和dV_CE/dt可控性變差，引起大的E_ON和EMI噪聲。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是現有的IGBT器件在開啟瞬態時，集電極空穴電流，產生對柵極充電的位移電流的技術問題。

根據第一方面，一種實施例中提供一種IGBT器件，包括至少一個元胞，元胞包括第一電極、第二電極以及位于第一電極和第二電極之間的半導體單元，半導體單元包括：

基區，其具有第一導電類型；

源區，其具有第二導電類型，第一導電類型和第二導電類型屬于不同的半導體導電類型，源區和基區之間形成第一PN結，基區和源區分別與第一電極電連接；

漂移區，其位于基區的下方，具有第二導電類型，用于在IGBT器件處于正向耐壓過程中作為耗盡層；

集電區，其位于漂移區的下方，具有第一導電類型，集電區與第二電極電連接，用于在IGBT器件開態時提供載流子；

溝槽柵結構，包括柵極以及包裹柵極的柵介質層，柵介質層穿通基區并延伸到漂移區；

PN結結構，PN結結構形成在柵介質層中且位于柵極的遠離溝道區的至少一側，PN結結構中的第一導電類型區與第一電極電連接，PN結結構中的第二導電類型區浮空在柵介質層中。

根據第二方面，一種實施例中提供一種IGBT器件的制造方法，包括：

提供一基底，基底包括自下而上層疊設置的集電區、緩沖層、漂移區以及基區，或，基底包括自下而上層疊設置的集電區、漂移區以及基區；

在基區上形成源區；其中，基區以及集電區具有第一導電類型；源區、漂移區以及緩沖層具有第二導電類型，第一導電類型和第二導電類型屬于不同的半導體導電類型，源區和基區之間形成第一PN結；漂移區用于在IGBT器件處于正向耐壓過程中作為耗盡層；集電區用于在IGBT器件開態時提供載流子；緩沖層用于在IGBT器件處于正向耐壓過程中作為場截止層，緩沖層的摻雜濃度大于漂移區的摻雜濃度；

在基底上形成第一溝槽，第一溝槽穿通基區并延伸到漂移區；