[发明专利]一种沟槽RC-IGBT器件结构及其制作方法

权利要求书

1.一种沟槽RC-IGBT器件结构，其特征在于：主要包括N型衬底及设置在N型衬底顶部的P阱层，所述P阱层上通过第一接触孔和第二接触孔连接有金属层，所述第一接触孔两侧的P阱层内朝向N型衬底一侧分别设置有沟槽，该沟槽内通过氧化层设置有与沟槽形状对应的多晶硅层，所述N型衬底靠近第一接触孔的一侧设置有与P阱层接触的N型电荷储存层，所述N型衬底的底部设置有N型场终止层；所述金属层为阶梯状结构，且第一接触孔上部金属层的高度高于第二接触孔上部金属层的高度，所述金属层及金属层覆盖区域依次形成了IGBT单胞区及FRD单胞区，N型衬底上未设置金属层的一侧形成了终端区域。

2.一种如权利要求1所述沟槽RC-IGBT器件结构的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括如下步骤：

（1）在选定的N型衬底或者区熔片上定义有源区，生长场区氧化层；

（2）根据终端结构和有源区单胞的设计，选择性的定义深P阱；

（3）光刻沟槽图形，干法刻蚀硅衬底，此次的沟槽同时定义了有源区栅极沟槽；

（4）生长栅极氧化层，淀积原位参杂的多晶硅材料填充沟槽；然后光刻栅极图形，刻蚀多晶硅形成顶层结构的栅极；

（5）注入P型杂质并扩散形成浅P阱作为沟道区，浅P阱沟道区也可选择形成在定义沟槽之前；

（6）光刻N型源区注入N型杂质，然后淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面；

（7）注入P型杂质并激活，确保P阱区与顶层金属的欧姆接触；

（8）溅射厚度为4-5um的顶层金属，光刻刻蚀过渡区顶层金属，再淀积一层厚度为0.5-1um的金属并光刻刻蚀；通过氢离子或者氦离子注入进行局部少子寿命控制，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，合金完成顶层结构的制作；由于过渡期和有源区金属厚度的不同，通过氢离子或者氦离子注入进行局部少子寿命控制不会影响IGBT有源区的特性，从而保证了IGBT和FRD分别的优化；

（9）将硅片背面减薄到特定的厚度，背面注入N型场终止层次，或者不做此注入，然后注入P型并选择性注入N型杂质，通过低温退火或者激光退火形成IGBT集电区或者带有场终止层次的FS-IGBT，同时形成背面的FRD 阴极，最后通过溅射或者蒸发的方法淀积背面金属完成整个RC-IGBT器件的制作过程。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：步骤（9）中，所述IGBT背面P型参杂通过光刻图形化选择性的只在IGBT有源区注入，避免在过渡区和终端区下面形成P型参杂，这样可优化FRD电流走向，同时有效改进IGBT安全工作区。