[发明专利]具有载流子存储结构的IGBT器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种具有载流子存储结构的IGBT器件及其制造方法，其有源区采用沟槽结构，在有源区的第一导电类型漂移区内设有第二导电类型体区，元胞沟槽位于第二导电类型体区内，深度伸入第二导电类型体区下方的第一导电类型漂移区内；在有源区的第一导电类型漂移区内设有载流子存储结构，所述载流子存储结构包括用于将元胞沟槽伸入第一导电类型漂移区内外壁全包围的第一导电类型载流子存储区，第一导电类型载流子存储区的掺杂浓度大于第一导电类型漂移区的掺杂浓度。本发明能够同时满足较低的导通压降和极快的关断特性，并且能够将保证将耐压击穿位置调整至元胞区，以保证较高的抗电压浪涌能力，不增加芯片制造成本，降低芯片面积。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件及其制造方法，尤其是一种具有载流子存储结构的IGBT器件及其制造方法，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT的全称是 Insulate Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管，它兼具MOSFET和GTR的多项优点，极大的扩展了功率半导体器件的应用领域。作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。IGBT是目前最重要的功率器件之一，IGBT由于具有输入阻抗高，通态压降低，驱动电路简单，安全工作区宽，电流处理能力强等优点，在各种功率开关应用中越来越引起人们的重视。IGBT器件在电机控制，中频开关电源和逆变器、机器人、空调以及要求快速低损耗的许多领域有着广泛的应用。

IGBT的饱和压降（Vcesat）、抗冲击能力及耐压特性是衡量IGBT器件的几个重要指标。饱和压降是衡量IGBT产品导通损耗的重要参数，降低IGBT饱和压降可以有效降低IGBT功率损耗，减小产品发热，提高功率转换效率。耐压特性是产品的最重要参数之一，耐压不足可能导致IGBT器件使用时出现击穿烧毁的风险。IGBT产品抗冲击能力的主要体现之一就是产品抗短路能力，是体现产品可靠性的重要参数指标。

为了提高IGBT产品性能，多种优化IGBT结构和工艺的方法被提出，其中有代表性的如公告号为CN 204144266U的文件中所公开的改进结构；所述公开文件提出在平行于沟槽栅方向设置有不与发射极金属接触的第二导电类型区域非活性区，该区域为浮空状态；当IGBT正向导通时，少数载流子会在该区域下方形成积累，有效增强电导调制效应，降低导通压降（Vcesat）。但所述公开文件也在存在明显缺陷。首先由于浮空状态第二导电类型区域非活性区的存在降低了沟道密度，使得导通压降（Vcesat）降低额度有限；其次，由于第二导电类型区域非活性区为浮空状态，在器件承受耐压时，第二导电类型活性区与非活性区电位不一致，因此第二导电类型非活性区耗尽速度会明显慢与第二导电类型活性区，当第二导电类型活性区宽度接近或大于第二导电类型非活性区宽度时，耗尽层会出去明显弯曲，产品耐压会显著降低。

鉴于现有技术中的缺陷，一种能有效的提高IGBT性能，并且与现有IGBT工艺兼容，不增加产品技术难度和工艺成本的IGBT器件和制造工艺是极其必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有载流子存储结构的IGBT器件及其制造方法，其结构紧凑，能够同时满足较低的导通压降（Vceon）和极快的关断特性，并且能够将保证将耐压击穿位置调整至元胞区，以保证较高的抗电压浪涌能力，不增加芯片制造成本，降低芯片面积，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有载流子存储结构的IGBT器件，在所述IGBT器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的有源区以及终端保护区，所述有源区位于半导体基板的中心区，终端保护区位于有源区的外圈并环绕包围所述有源区；在所述IGBT器件的截面上，半导体基板具有两个相对的主面，所述主面包括第一主面以及与第一主面相对应的第二主面，半导体基板的第一主面与第二主面间包括第一导电类型漂移区；