[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210579854.4
• 申請(qǐng)日: 2022-05-26
• 公開（公告）號(hào): 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(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 蘇州國(guó)誠(chéng)專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發(fā)明涉及一種提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC?IGBT器件及制備方法。其包括半導(dǎo)體襯底以及元胞區(qū)，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，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；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。本發(fā)明在不影響RC?IGBT中IGBT性能的情況下，有效的降低FRD工作模式的工作損耗，提升系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，與現(xiàn)有工藝兼容，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種RC-IGBT器件及制備方法，尤其是一種提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件及制備方法。

背景技術(shù)

IGBT器件是功率半導(dǎo)體器件中具有代表性的一類器件，在開關(guān)電源、變頻調(diào)速、新能源電機(jī)驅(qū)動(dòng)等許多功率領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。隨著IGBT技術(shù)的發(fā)展，溝槽柵IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistors)器件逐漸成為主流，對(duì)溝槽柵IGBT器件電學(xué)性能的要求也越來(lái)越高。

為了提高溝槽柵IGBT芯片的電流密度，降低溝槽柵IGBT器件的損耗，溝槽柵IGBT器件的溝槽柵極密度越來(lái)越大。隨著溝槽柵極密度的增大，短路性能變差，寄生電容增大進(jìn)而導(dǎo)致開通損耗增加。

為了優(yōu)化高密度溝槽柵IGBT器件的短路和開關(guān)損耗，目前一般會(huì)將部分溝槽內(nèi)的多晶硅設(shè)置成與發(fā)射極金屬相連，以達(dá)到降低短路電流和寄生電容的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，為了精簡(jiǎn)封裝工藝以及滿足成品的小型化需求，需要將IGBT器件和FRD器件集成于一體，即形成RC-IGBT器件。

當(dāng)RC-IGBT器件工作在FRD(Fast recovery diode)續(xù)流工作模式時(shí)，二極管工作于雙極工作模式，正向?qū)▔航递^小，但由于二極管的雙極工作模式會(huì)向襯底注入大量的載流子，大量過(guò)剩載流子的存在使得續(xù)流二極管的反向恢復(fù)特性較差，反向恢復(fù)損耗較大。但現(xiàn)有的溝槽型RC-IGBT，由于結(jié)構(gòu)限制，工作在FRD模式時(shí)，F(xiàn)RD的通態(tài)損耗和反向恢復(fù)損耗是一對(duì)矛盾量，需要折中，難以有效提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種提升轉(zhuǎn)換效率的溝槽型RC-IGBT器件及制備方法，其在不影響RC-IGBT中IGBT性能的情況下，有效的降低FRD工作模式的工作損耗，提升系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，與現(xiàn)有工藝兼容，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述提升轉(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)；

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(duì)填充于元胞第一溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過(guò)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(guò)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(duì)填充于元胞第二溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過(guò)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(duì)填充于元胞第三溝槽內(nèi)的溝槽導(dǎo)電多晶硅，通過(guò)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；