[發(fā)明專利]提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件及制備方法

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• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114823886A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉鸞;李哲鋒;李磊;孔凡標(biāo);許生根
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

1.一種提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件，包括具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底以及制備于所述半導(dǎo)體襯底正面中心區(qū)的元胞區(qū)，所述元胞區(qū)包括若干并聯(lián)分布的元胞，所述元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)；其特征是：

所述元胞包括依次排布的元胞第一溝槽、元胞第二溝槽、元胞第三溝槽、元胞第四溝槽以及元胞第五溝槽，其中，元胞第一溝槽、元胞第二溝槽、元胞第三溝槽、元胞第四溝槽以及元胞第五溝槽均貫穿半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第二導(dǎo)電類型基區(qū)；

在元胞第一溝槽、元胞第二溝槽、元胞第三溝槽、元胞第四溝槽以及元胞第五溝槽內(nèi)均填充有溝槽導(dǎo)電多晶硅，其中，

對填充于元胞第一溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過元胞第一溝槽內(nèi)的元胞第一溝槽內(nèi)上絕緣氧化層與所在元胞第一溝槽上部的內(nèi)側(cè)壁絕緣隔離，通過元胞第一溝槽內(nèi)的元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層與所在元胞第一溝槽下部的內(nèi)側(cè)壁以及底壁絕緣隔離，元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度大于元胞第一溝槽上絕緣氧化層的厚度，元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層與元胞第一溝槽上絕緣氧化層的結(jié)合部位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)的下方；

對填充于元胞第二溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過所述元胞第二溝槽內(nèi)的元胞第二溝槽絕緣氧化層與所在元胞第二溝槽的內(nèi)側(cè)壁以及底壁絕緣隔離；

對填充于元胞第三溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過所述元胞第三溝槽內(nèi)的元胞第三溝槽絕緣氧化層與所在元胞第三溝槽的內(nèi)側(cè)壁以及底壁絕緣隔離；

對填充于元胞第四溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過所述元胞第四溝槽內(nèi)的元胞第四溝槽絕緣氧化層與所在元胞第四溝槽的內(nèi)側(cè)壁以及底壁絕緣隔離；

對填充于元胞第五溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過元胞第五溝槽內(nèi)的元胞第五溝槽內(nèi)上絕緣氧化層與所在元胞第五溝槽上部的內(nèi)側(cè)壁絕緣隔離，通過元胞第五溝槽內(nèi)的元胞第五溝槽內(nèi)下絕緣氧化層與所在元胞第五溝槽下部的內(nèi)側(cè)壁以及底壁絕緣隔離，元胞第五溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度大于元胞第五溝槽上絕緣氧化層的厚度，元胞第五溝槽內(nèi)下絕緣氧化層與元胞第五溝槽上絕緣氧化層的結(jié)合部位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)的下方；

填充于元胞第一溝槽、元胞第二溝槽、元胞第四元胞溝槽以及元胞第五溝槽內(nèi)相應(yīng)的溝槽導(dǎo)電多晶硅均與發(fā)射極金屬層歐姆接觸，填充于元胞第三溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅與柵極金屬層歐姆接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件，其特征是：所述元胞第二溝槽絕緣氧化層的厚度與元胞第三溝槽絕緣氧化層的厚度以及元胞第四溝槽絕緣氧化層的厚度相一致；

元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度與元胞第五溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度相一致，元胞第一溝槽內(nèi)上絕緣氧化層的厚度與元胞第五溝槽內(nèi)上絕緣氧化層的厚度相一致，且元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度與元胞第二溝槽絕緣氧化層的厚度相一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件，其特征是：所述元胞第一溝槽內(nèi)下絕緣氧化層的厚度為80nm～140nm；元胞第一溝槽內(nèi)上絕緣氧化層的厚度為5nm～15nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件，其特征是：還包括設(shè)置于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第一導(dǎo)電類型載流子存儲層，所述第一導(dǎo)電類型載流子存儲層位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)的下方，且第一導(dǎo)電類型載流子存儲層的上側(cè)面與第二導(dǎo)電類型基區(qū)的下側(cè)面鄰接，第一導(dǎo)電類型載流子存儲層位于元胞第一溝槽、元胞第二溝槽、元胞第三溝槽、元胞第四溝槽以及元胞第五溝槽相應(yīng)槽底的上方。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件，其特征是：還包括設(shè)置于第二導(dǎo)電類型基區(qū)內(nèi)的發(fā)射極連接結(jié)構(gòu)，其中，發(fā)射極連接結(jié)構(gòu)分布于元胞第一溝槽與元胞第二溝槽之間、元胞第二溝槽與元胞第三溝槽之間、元胞第三溝槽與元胞第四溝槽之間以及元胞第四溝槽與元胞第五溝槽之間；

發(fā)射極連接結(jié)構(gòu)包括發(fā)射極接觸孔、對稱分布于所述發(fā)射極接觸孔兩側(cè)的第一導(dǎo)電類型源區(qū)以及與發(fā)射極接觸孔對應(yīng)的第二導(dǎo)電類型發(fā)射極歐姆接觸區(qū)，第一導(dǎo)電類型源區(qū)與相應(yīng)溝槽的外側(cè)壁接觸，第二導(dǎo)電類型發(fā)射極歐姆接觸區(qū)與所對應(yīng)發(fā)射極接觸孔兩側(cè)的第一導(dǎo)電類型源區(qū)的下端部接觸；

發(fā)射極金屬層填充于發(fā)射極接觸孔內(nèi)，且填充于發(fā)射極接觸孔內(nèi)的發(fā)射極金屬層與第一導(dǎo)電類型源區(qū)以及第二導(dǎo)電類型發(fā)射極歐姆接觸區(qū)歐姆接觸。