一种新型IGBT器件结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种新型IGBT器件结构，包括衬底、平面栅结构和多个沟槽栅结构，多个沟槽栅结构设于平面栅结构的两侧，平面栅结构与多个沟槽栅结构均设于衬底正面上。本实用新型专利技术的有益效果是采用平面栅结构和沟槽栅结构的混合结构，在保证器件静态参数基本不变的情况下达到更高的耐短路能够力和更加优化的动态特性。特性。特性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型IGBT器件结构


[0001]本技术属于半导体器件
，尤其是涉及一种新型IGBT器件结构。

技术介绍

[0002]现有方案中IGBT器件正面结构主要采用沟槽栅结构，发展趋势是采用更高的沟槽密度来实现器件正向导通压降的降低，但是与此同时也带来了饱和电流过大和短路能力较差的问题，各个供应商均在努力改善优化器件这部分的问题，以期达到提升性能的同时也提升器件的鲁棒性。
[0003]现有沟槽栅IGBT器件原胞结构都采用垂直的沟道，部分产品采用微沟槽结构，目标是提高电流密度，优化器件的导通特性，降低芯片面积。主要厂商的量产产品多采用均匀分布的沟槽，个别厂商采用非均匀分布原胞布局。但此种结构由于沟槽密度高、电流密度高，导致饱和电流过大，抗短路能力差。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本技术提供一种新型IGBT器件结构，以解决现有技术存在的以上或者其他问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种新型IGBT器件结构，包括衬底、平面栅结构和多个沟槽栅结构，多个沟槽栅结构设于平面栅结构的两侧，平面栅结构与多个沟槽栅结构均设于衬底正面上。
[0006]进一步的，平面栅结构包括栅极氧化层、多晶硅栅、介质层和正面金属，至少部分栅极氧化层设于衬底上，多晶硅栅设于栅极氧化层上，介质层设于多晶硅栅上，正面金属设于介质层上。
[0007]进一步的，介质层设于多晶硅栅的与栅极氧化层相接触的一侧面相对的另一侧面上及周侧面上。
[0008]进一步的，与栅极氧化层相接触的衬底的两侧均形成有P阱，P阱内形成有N阱，沿着衬底至沟槽栅结构的方向依次设置有P阱与N阱，P阱的深度大于N阱的深度，P阱与N阱均与栅极氧化层接触。
[0009]进一步的，栅极氧化层为一层或多层膜结构，栅极氧化层的材质为二氧化硅或氮化硅，栅极氧化层的厚度为200
‑
5000A。
[0010]进一步的，介质层为一层或多层膜结构，介质层的材质为二氧化硅、TEOS、PSG、BPSG或氮化硅，介质层的厚度为2000
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30000A。
[0011]进一步的，多个沟槽栅结构对称设于平面栅结构的两侧。
[0012]进一步的，沟槽栅结构包括正面金属、介质层、栅极氧化层、沟槽和多晶硅栅，栅极氧化层设于沟槽的侧壁及沟槽顶部的平面部分，多晶硅栅设于沟槽内部，且多晶硅栅位于栅极氧化层构造的内部空间内，介质层设于栅极氧化层上，且介质层与多晶硅栅与栅极氧化层接触，正面金属设于介质层上，沟槽外部的两侧均形成有P阱，P阱内形成有N阱，N阱与P
阱沿着衬底的正面至背面方向依次设置。
[0013]进一步的，沟槽栅结构中的栅极氧化层的厚度与平面栅结构中的栅极氧化层的厚度不同。
[0014]进一步的，正面金属为一层或多层膜结构，正面金属的材质为铝、钛、铝硅、铝硅铜、氮化钛或钛钨，正面金属的厚度为3000
‑
80000A。
[0015]进一步的，衬底的背面设有背面金属，背面金属的厚度为800
‑
80000A。
[0016]由于采用上述技术方案，该IGBT器件采用平面栅结构和沟槽栅结构的混合结构，实现沟槽IGBT器件短路能力和开关特性的优化，多个沟槽栅结构设于平面栅结构的两侧，在平面栅的结构中，在衬底上依次设置有栅极氧化层、多晶硅栅、介质层和正面金属，在衬底的两侧设置有P阱和N阱，沟槽栅结构中，在沟槽的外部两侧设有P阱和N阱，在沟槽内的侧壁上设置有栅极氧化层，在沟槽内设置有多晶硅栅，在沟槽的顶部设置有介质层和正面金属，所以，在制备该器件时，能够与现有的产品制造的产线完全兼容，在器件制备时，在沟槽刻蚀后，进行多晶硅掺杂、刻蚀，形成平面栅区域，平面栅区域形成后，进行P阱及N阱注入，形成平面栅结构和沟槽栅结构，在保证器件静态参数基本不变的情况下达到更高的耐短路能够力和更加优化的动态特性，提升器件的鲁棒性，平面栅结构与沟槽栅结构的栅极氧化层的厚度不同，阈值电压不同，可以实现改善器件的开关特性。
附图说明
[0017]图1是本技术的一实施例的IGBT器件的结构示意图(仅体现原胞结构，不体现终端耐压结构)；
[0018]图2是本技术的一实施例的第一介质层沉积的结构示意图；
[0019]图3是本技术的一实施例的沟槽层光刻的结构示意图；
[0020]图4是本技术的一实施例的第一介质层刻蚀的结构示意图；
[0021]图5是本技术的一实施例的沟槽层光刻去胶的结构示意图；
[0022]图6是本技术的一实施例的沟槽刻蚀的结构示意图；
[0023]图7是本技术的一实施例的第一介质层去除的结构示意图；
[0024]图8是本技术的一实施例的栅极氧化的结构示意图；
[0025]图9是本技术的一实施例的多晶硅栅沉积的结构示意图；
[0026]图10是本技术的一实施例的多晶硅栅光刻的结构示意图；
[0027]图11是本技术的一实施例的多晶硅栅刻蚀的结构示意图；
[0028]图12是本技术的一实施例的多晶硅栅光刻去胶的结构示意图；
[0029]图13是本技术的一实施例的P阱注入时的结构示意图；
[0030]图14是本技术的一实施例的P阱注入后的结构示意图；
[0031]图15是本技术的一实施例的P阱推进后的结构示意图；
[0032]图16是本技术的一实施例的N阱光刻的结构示意图；
[0033]图17是本技术的一实施例的N阱注入后的结构示意图；
[0034]图18是本技术的一实施例的N阱光刻去胶的结构示意图；
[0035]图19是本技术的一实施例的介质层沉积的结构示意图；
[0036]图20是本技术的一实施例的N阱激活的结构示意图；
[0037]图21是本技术的一实施例的孔层光刻的结构示意图；
[0038]图22是本技术的一实施例的孔层刻蚀的结构示意图；
[0039]图23是本技术的一实施例的正面金属沉积的结构示意图；
[0040]图24是本技术的一实施例的背面注入的结构示意图；
[0041]图25是本技术的一实施例的背面激活的结构示意图；
[0042]图26是本技术的一实施例的背面电极沉积的结构示意图。
[0043]图中：
[0044]1、衬底
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2、P阱
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3、多晶硅栅
[0045]4、沟槽
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5、N阱
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6、栅极氧化层
[0046]7、介质层
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8、正面金属
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型IGBT器件结构，其特征在于：包括衬底、平面栅结构和多个沟槽栅结构，多个所述沟槽栅结构设于所述平面栅结构的两侧，所述平面栅结构与多个所述沟槽栅结构均设于所述衬底正面上。2.根据权利要求1所述的新型IGBT器件结构，其特征在于：所述平面栅结构包括栅极氧化层、多晶硅栅、介质层和正面金属，至少部分所述栅极氧化层设于所述衬底上，所述多晶硅栅设于所述栅极氧化层上，所述介质层设于所述多晶硅栅上，所述正面金属设于所述介质层上。3.根据权利要求2所述的新型IGBT器件结构，其特征在于：所述介质层设于所述多晶硅栅的与所述栅极氧化层相接触的一侧面相对的另一侧面上及周侧面上。4.根据权利要求2或3所述的新型IGBT器件结构，其特征在于：与所述栅极氧化层相接触的衬底的两侧均形成有P阱，所述P阱内形成有N阱，沿着所述衬底至所述沟槽栅结构的方向依次设置有所述P阱与所述N阱，所述P阱的深度大于所述N阱的深度，所述P阱与所述N阱均与所述栅极氧化层接触。5.根据权利要求4所述的新型IGBT器件结构，其特征在于：所述栅极氧化层为一层或多层膜结构，所述栅极氧化层的材质为二氧化硅或氮化硅，所述栅极氧化层的厚度为200
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5000A。6.根据权利要求5所述的新型IGBT器件结构，其特征在于：所述介质层为一层或多层膜结构，所述介质层的材质为二氧化硅、TEOS、PSG、BPSG或氮化硅，所述介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万礼，刘晓芳，刘丽媛，张新玲，徐长坡，
申请(专利权)人：天津环鑫科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：