[发明专利]功率半导体装置及其制造方法

说明书

本申请公开了功率半导体装置及其制造方法。提供了一种功率半导体装置，包括：一对栅电极，在衬底中分别设置在彼此间隔开的第一沟槽和第二沟槽中；具有第一导电类型的本体区域，设置在第一沟槽和第二沟槽之间；具有第一导电类型的一对浮置区域，其彼此间隔开并且分别包围第一沟槽和第二沟槽的底表面和至少一个侧表面；以及具有第二导电类型的漂移区域，其这对浮置区域的下方延伸穿过这对浮置区域之间的区域直至所述本体区域，其中，在所述漂移区域中，这对浮置区域之间的第二导电类型的掺杂浓度高于在这对浮置区域下方的第二导电类型的掺杂浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月21日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0077602的优先权和权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本发明涉及功率半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT)装置及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)通过金属氧化物半导体(MOS)技术和双极物理学的功能集成而开发。其特点是具有低饱和电压和快速开关功能。其应用范围扩展到无法用晶闸管、双极晶体管、MOSFET等实现的应用。这也是下一代功率半导体装置，该装置主要用于在电压范围300V以上中广泛使用的高效率高速功率系统中。自20世纪70年代的功率MOSFET的发展以来，MOSFET已在需要快速开关功能的领域中用作开关装置，而双极晶体管、晶闸管、GTO等已用于在中到高电压中需要大量电流传导的领域中。20世纪80年代初开发的IGBT在输出特性方面具有比双极晶体管更好的电流能力，并且在输入特性方面具有类似MOSFET的栅极驱动特性，因此，能够以约100KHz的高速进行开关。因此，IGBT用在从工业到家用电子的广泛应用中，因为该器件不仅用于替代MOSFET、双极晶体管和晶闸管，而且用于建立新的应用系统。

韩国特许公开号20140057630(于2014年5月13日公开，题目为“IGBT andmanufacturing method thereof”)是相关的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低电阻并改善短路和击穿电压特性的功率半导体装置及其制造方法。然而，这些问题是说明性的，因此本发明的范围不限于此。

根据本发明的一方面，提供了一种功率半导体装置，用于解决上述问题。该功率半导体装置包括：一对栅电极，分别设置在衬底中彼此间隔开的第一沟槽和第二沟槽中；具有第一导电类型的本体区域，其在衬底中设置在第一沟槽和第二沟槽之间；具有第一导电类型的一对浮置区域，在衬底中彼此间隔开并且分别包围第一沟槽和第二沟槽的底表面和至少一个侧表面；以及具有第二导电类型的漂移区域，其在衬底中从具有第一导电类型的一对浮置区域的下方延伸穿过具有第一导电类型的一对浮置区域之间的区域而到达具有第一导电类型的所述本体区域，其中，在所述漂移区域中，具有第一导电类型的这对浮置区域之间的第二导电类型的掺杂浓度高于具有第一导电类型的这对浮置区域下方的第二导电类型的掺杂浓度。

在功率半导体装置中，具有第一导电类型的本体区域的最大掺杂深度可以小于第一沟槽和第二沟槽的深度，并且具有第一导电类型的浮置区域的最大掺杂深度可以大于第一沟槽和第二沟槽的深度。在此处，在所述漂移区域中，具有第一导电类型的这对浮置区域之间的第二导电类型的掺杂浓度和所述第一沟槽与所述第二沟槽之间的第二导电类型的掺杂浓度可以大于具有第一导电类型的这对浮置区域下方的第二导电类型的掺杂浓度。

功率半导体装置还可以包括：在具有第一导电类型的这对浮置区域之间并且在所述第一沟槽和所述第二沟槽之间的基极电流路径，其中，在具有第一导电类型的这对浮置区域的底表面的区域中可以产生最大电场。

在功率半导体装置中，在从所述衬底的上表面穿过具有第一导电类型的这对浮置区域之间的区域到达所述衬底的下表面的电场的垂直分布中，最大电场所在的深度可以大于第一沟槽和第二沟槽的深度。