[实用新型]一种沟槽栅IGBT器件结构

说明书

本实用新型属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种沟槽栅IGBT器件结构，IGBT器件单元包括第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，在第一导电类型外延层内设有若干个栅沟槽，栅沟槽深度与左右邻接的第二导电类型体区的结深一致，在栅沟槽内填充有栅极多晶硅及位于栅极多晶硅外侧且紧贴栅沟槽侧壁的栅氧化层，在栅沟槽下方设有倒梯形厚氧槽，倒梯形厚氧槽深入到第一导电类型外延层内；本实用新型通过在栅沟槽底部设置倒梯形厚氧槽，能够增强发射区的电子注入量，进而降低导通压降Vceon，改善器件工作时的导通损耗，同时能降低栅漏电容Cgd，进而减小反馈电容Crss，降低器件的开关损耗。

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT器件结构，具体是一种沟槽栅IGBT器件结构，属于半导体器件的制造技术领域。

背景技术

相比于MOSFET器件，IGBT漂移区的电导调制效应可以大大地降低正向导通压降Vceon，静态功率损耗较小，电压越高表现越加显著。因而，IGBT 在中高压应用中占据了很大的市场份额。IGBT主要有穿通型PT- IGBT、非穿通型NPT- IGBT和场截止型FS-IGBT三种结构，三者之间的主要差异是不同的衬底PN结结构（P+和Nbuffer）和不同的漂移区（N-EPI）厚度。相对PT-IGBT和NPT-IGBT来讲，FS-IGBT具有最薄的漂移区厚度，其正向导通压降得到明显的下降，该结构在IGBT产品中得到了广泛的应用，如图1所示，为现有的FS-IGBT器件单元的剖视结构示意图。但随着半导体晶圆尺寸的不断提高，成本、工艺复杂、碎片率等限制了IGBT（特别是低压IGBT）性能的不断提升，那如何在不影响器件其他参数的情况下进一步降低FS-IGBT器件的导通压降是正面临的急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽栅IGBT器件结构及其制作方法，通过在沟槽底部设置倒梯形厚氧槽，能够增强发射区的电子注入量，进而降低导通压降Vceon，改善器件工作时的导通损耗，同时能降低栅漏电容Cgd，进而减小反馈电容Crss，降低器件的开关损耗。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：一种沟槽栅IGBT器件结构，其有源区包括若干个IGBT器件单元，所述IGBT器件单元包括第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，其特征在于，在第一导电类型外延层内设有若干个栅沟槽，所述栅沟槽的深度与左右邻接的第二导电类型体区的结深一致，在栅沟槽内填充有栅极多晶硅及位于栅极多晶硅外侧且紧贴栅沟槽侧壁的栅氧化层，在所述栅沟槽下方设有倒梯形厚氧槽，倒梯形厚氧槽深入到第一导电类型外延层内。

进一步地，在所述第二导电类型体区内设有第一导电类型源区，且第一导电类型源区与栅沟槽邻接，在所述栅沟槽上设有绝缘介质层，绝缘介质层上设有源极金属，所述源极金属穿过绝缘介质层分别与第二导电类型体区、第一导电类型源区欧姆接触。

进一步地，所述倒梯形厚氧槽的侧壁与底部间的夹角小于80°，且倒梯形厚氧槽的厚度为1.8um~2.2um。

为了进一步实现以上技术目的，本实用新型还提出一种沟槽栅IGBT器件结构的制作方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：选取第一导电类型硅衬底，作为第一导电类型衬底，采用外延工艺，在第一导电类型衬底上表面生长第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层的上表面为第一主面，第一导电类型衬底的下表面为第二主面；

步骤二. 在第一主面上注入第二导电类型离子，然后推阱，形成第二导电类型体区；

步骤三. 在图形化光刻掩膜板的遮挡下，在第二导电类型体区内选择性注入第一导电类型离子，形成第一导电类型源区；

步骤四. 在图形化光刻掩膜板的遮挡下，对第一主面进行刻蚀，得到若干个与第一导电类型源区相邻接的栅沟槽；