[发明专利]一种绝缘栅双极型半导体器件及其制造方法

说明书

本发明属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种绝缘栅双极型半导体器件及其制造方法，在第一导电类型高浓度区内，设置有规则分布的第二导电类型柱区，其从第一主面延伸至第一导电类型高浓度区与低浓度区交界处；在相邻第二导电类型柱区间设置有第二导电类型体区和沟槽栅电极，第二导电类型柱区和第二导电类型体区分别紧邻沟槽栅电极两侧，且在任何方向上互相电性不连通；第二导电类型柱区包裹沟槽栅电极底部靠近第二导电类型柱区一侧；在第一主面上设置有发射极金属，第二导电类型柱区与发射极金属之间被第二绝缘介质层隔离，且在任何方向上互相电性不连通；本发明器件可有效提高产品耐压，降低短路电流，并可大幅降低器件导通损耗。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件及其制造方法，尤其是一种具有超结结构的沟槽栅IGBT器件及其制造方法，属于半导体器件的制造技术领域。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是在金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管(Bipolar)基础上发展起来的一种新型复合功率器件，于二十世纪八十年代被提出和迅速推广。IGBT具有MOS输入、双极输出的功能。IGBT集Bipolar器件通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。IGBT作为一种电压控制器件，能够以更低的功率损耗处理更高的功率，并且能够工作于高频的电路当中，是IGBT 最为突出的特点和优势。自IGBT商业化应用以来，作为新型功率半导体器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的频率应用范围内占据重要地位，广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。

IGBT器件经历了几个阶段的发展，IGBT的体结构设计技术的发展主要经历了从穿通型(Punch Through，PT)IGBT到非穿通型(Non Punch Through，NPT) IGBT，再到场截止型（Field Stop）IGBT的过程。IGBT的正面MOS结构包括栅极与发射极区。栅极结构有平面栅与沟槽栅两种，沟槽栅结构将沟道从横向变为纵向，消除了器件的JFET的影响，还可以提高元胞密度，从而有利于降低功耗。沟槽栅IGBT目前已经成为3000V以下IGBT技术的主流方向，典型的沟槽栅IGBT器件结构如附图1所示。

IGBT的饱和压降（Vcesat）和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，由于耗尽层弯曲的原因，沟槽栅IGBT一般都是在沟槽栅底部位置击穿。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。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提出了一种具有超结结构的沟槽栅IGBT器件及其制造方法，可以有效的提高产品耐压，降低短路电流，并且可以大幅度降低器件的导通损耗。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种绝缘栅双极型半导体器件，包括有源区，所述有源区包括若干个相互并联的器件元胞单元，