Igbt器件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種IGBT器件，包括：襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)，位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
【專利說明】IGBT器件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種IGBT器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,簡稱 IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，簡稱GTR)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，由于IGBT具有驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低的優(yōu)點(diǎn)，目前IGBT作為一種新型的電力電子器件被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]對(duì)于平面柵結(jié)構(gòu)的IGBT器件，又分為穿通型IGBT和非穿通型IGBT，以N型溝道為例，如圖1所示，非穿通型IGBT主要包括:
[0004]N型輕摻雜(N-)的襯底101及其正面上的柵極結(jié)構(gòu)104 ；
[0005]位于N-襯底101表面內(nèi)的P型阱區(qū)102 (—般為P型輕摻雜)，位于P型阱區(qū)102表面內(nèi)的N型源區(qū)103 ；
[0006]位于P型阱區(qū)102和N型源區(qū)103表面上的源極105 ；
[0007]位于N-襯底101背面的P型重?fù)诫s集電區(qū)106，位于集電區(qū)106表面的集電極107。
[0008]所述非穿通型IGBT器件集電區(qū)106的注入效率高，器件的靜態(tài)導(dǎo)通損耗小，但是在開關(guān)狀態(tài)下，器件的關(guān)斷尾電流較大，增加了關(guān)斷損耗，器件的折中關(guān)系較差(IGBT器件存在導(dǎo)通與開關(guān)兩種狀態(tài)，兩種狀態(tài)下的能量損耗存在著此消彼長的關(guān)系，即為折中關(guān)系。具體應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮兩種特性，選取最靠近原點(diǎn)的最優(yōu)點(diǎn)以優(yōu)化器件整體性能)。
[0009]如圖2所示，穿通型IGBT器件是在非穿通型IGBT器件的基礎(chǔ)上，深入N-襯底101表面內(nèi)設(shè)置有N型緩沖層108，P型重?fù)诫s集電區(qū)106位于N型緩沖層108表面。
[0010]上述N型緩沖層108的存在可以使穿通型IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在N-襯底101內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件的關(guān)斷損耗，但是N型緩沖層108的存在又會(huì)減小集電區(qū)的注入效率，增加了器件的靜態(tài)導(dǎo)通損耗，所以器件的折中關(guān)系依然較差。
[0011]并且，溝槽柵型IGBT器件同樣存在上述問題?？梢?，現(xiàn)有的IGBT器件的折中關(guān)系均不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種IGBT器件及其制作方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，改善了 IGBT器件的折中關(guān)系，提高了器件的性能。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0014]一種IGBT器件，包括:[0015]襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)；
[0016]位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0017]優(yōu)選的，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)和所述集電極結(jié)構(gòu)均至少為一個(gè)。
[0018]優(yōu)選的，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)時(shí)，所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間。
[0019]優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。
[0020]優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)包括:
[0021]深入所述襯底表面內(nèi)的集電區(qū)，該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平；
[0022]位于所述集電區(qū)表面上的集電極。
[0023]優(yōu)選的，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0024]位于所述襯底表面上的調(diào)整柵介質(zhì)層；
[0025]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上的調(diào)整柵；
[0026]包覆所述調(diào)整柵上表面和側(cè)壁的調(diào)整柵鈍化層。
[0027]優(yōu)選的，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0028]位于所述襯底表面內(nèi)的調(diào)整柵溝槽；
[0029]位于所述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁的調(diào)整柵介質(zhì)層；
[0030]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上的溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽；
[0031 ]位于所述溝槽調(diào)整柵表面的調(diào)整柵鈍化層。
[0032]一種IGBT器件制作方法，包括:
[0033]提供襯底；
[0034]在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)；
[0035]在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0036]優(yōu)選的，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括:
[0037]在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層；
[0038]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層；
[0039]對(duì)所述調(diào)整柵層和調(diào)整柵介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分襯底；
[0040]在所述平面調(diào)整柵表面和側(cè)壁形成調(diào)整柵鈍化層；
[0041]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平；
[0042]在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
[0043]優(yōu)選的，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括:
[0044]在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層；
[0045]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層；
[0046]在所述調(diào)整柵層表面上形成第一調(diào)整柵鈍化層；
[0047]對(duì)所述調(diào)整柵層、調(diào)整柵介質(zhì)層和第一調(diào)整柵鈍化層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分襯底；[0048]在所述平面調(diào)整柵側(cè)壁形成第二調(diào)整柵鈍化層，所述第一調(diào)整柵鈍化層和第二調(diào)整柵鈍化層構(gòu)成所述調(diào)整柵鈍化層；
[0049]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平；
[0050]在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
[0051]優(yōu)選的，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括:
[0052]在所述襯底背面內(nèi)形成調(diào)整柵溝槽；
[0053]在所述述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁形成調(diào)整柵介質(zhì)層；
[0054]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽；
[0055]在所述溝槽調(diào)整柵表面上形成調(diào)整柵鈍化層；
[0056]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平；
[0057]在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
[0058]由上述方案可見，本申請(qǐng)所提供的IGBT器件，包括:襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)，位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。并且，在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，即，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0059]可見，本申請(qǐng)所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0061]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0063]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的一種IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的另一種IGBT器件結(jié)構(gòu)不意圖；
[0065]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的又一種IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0066]圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的又一種IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0067]正如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有的IGBT器件的折中關(guān)系均不理想。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種問題的原因是，折中關(guān)系是兼顧IGBT器件導(dǎo)通與開關(guān)兩種狀態(tài)的一種關(guān)系，在一般情況下，IGBT器件導(dǎo)通與開關(guān)兩種狀態(tài)下的能量損耗是此消彼長的，而現(xiàn)有技術(shù)只能滿足一方面的需求，即僅降低導(dǎo)通損耗或僅降低關(guān)斷損耗，不能同時(shí)既降低導(dǎo)通損耗又降低關(guān)斷損耗，因此折中關(guān)系始終無法得到改善。
[0068]發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，將IGBT器件的開關(guān)和導(dǎo)通兩種狀態(tài)分離，即在開關(guān)狀態(tài)下，降低關(guān)斷損耗，在導(dǎo)通狀態(tài)下，降低導(dǎo)通損耗，從而從整體上改善折中關(guān)系。
[0069]基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種IGBT器件，包括:
[0070]襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)；
[0071]位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0072]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0073]可見，本申請(qǐng)所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0074]以上是本申請(qǐng)的核心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0075]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0076]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0077]本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種IGBT器件，包括:
[0078]襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)；
[0079]位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0080]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)和所述集電極結(jié)構(gòu)均至少為一個(gè)。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)時(shí)，所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間。
[0081]優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1: 1，或者為2:1或1: 2，具體依據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，在此不加限制。
[0082]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0083]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0084]本申請(qǐng)另一實(shí)施例公開了另一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，如圖3所示，包括:
[0085]襯底11，本實(shí)施例中的襯底11可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0086]位于襯底11正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)。
[0087]其中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:
[0088]柵極介質(zhì)層121，所述柵極介質(zhì)層121位于所述襯底11的表面上；
[0089]柵極122，所述柵極122位于所述柵極介質(zhì)層121表面上，所述柵極122為多晶硅柵極；
[0090]柵極鈍化層123，所述柵極鈍化層123包覆在所述柵極122的表面和側(cè)壁。
[0091]所述源極結(jié)構(gòu)包括:
[0092]P型阱區(qū)131，所述P型阱區(qū)131深入所述襯底11表面內(nèi)，該P(yáng)型阱區(qū)表面與所述襯底11正面齊平；
[0093]源區(qū)132，所述源區(qū)132為N型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)131內(nèi)，且所述源區(qū)132的表面與所述P型阱區(qū)131的表面齊平；
[0094]源極133，所述源極133為金屬電極，優(yōu)選為鋁電極，且所述源極133覆蓋所述襯底11的正面和柵極結(jié)構(gòu)的表面。
[0095]位于所述襯底11背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。
[0096]其中，所述集電極結(jié)構(gòu)包括:
[0097]深入所述襯底11表面內(nèi)的集電區(qū)141，所述集電區(qū)141為P型重?fù)诫s，且該集電區(qū)141表面與所述襯底11背面齊平；
[0098]位于所述集電區(qū)141表面上的集電極142,所述集電極142為一金屬電極,優(yōu)選為招電極。
[0099]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0100]位于所述襯底11表面上的調(diào)整柵介質(zhì)層151 ；
[0101]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層151表面上的平面調(diào)整柵152，所述平面調(diào)整柵152為多晶娃平面調(diào)整柵；
[0102]包覆所述平面調(diào)整柵152上表面和側(cè)壁的調(diào)整柵鈍化層153。
[0103]當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0104]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0105]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0106]本申請(qǐng)又一實(shí)施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，如圖4所示，包括:
[0107]襯底21，所述襯底21可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0108]位于襯底21正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)。
[0109]其中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:
[0110]柵極介質(zhì)層221，所述柵極介質(zhì)層221位于所述襯底21的表面上；
[0111]柵極222，所述柵極222位于所述柵極介質(zhì)層221表面上，所述柵極222為多晶硅柵極；
[0112]柵極鈍化層223，所述柵極鈍化層223包覆在所述柵極222的表面和側(cè)壁。
[0113]所述源極結(jié)構(gòu)包括:
[0114]P型阱區(qū)231，所述P型阱區(qū)231深入所述襯底21表面內(nèi)，該P(yáng)型阱區(qū)231表面與所述襯底21正面齊平；
[0115]源區(qū)232，所述源區(qū)232為N型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)內(nèi)，且所述源區(qū)232的表面與所述P型阱區(qū)231的表面齊平；
[0116]源極233，所述源極233為金屬電極，優(yōu)選為鋁電極，且所述源極233覆蓋所述源區(qū)232的表面、P型阱區(qū)231的表面和柵極結(jié)構(gòu)的表面。
[0117]位于所述襯底21背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為2:1。
[0118]其中，所述集電極結(jié)構(gòu)包括:
[0119]深入所述襯底21表面內(nèi)的集電區(qū)241，所述集電區(qū)241為P型重?fù)诫s，且該集電區(qū)241表面與所述襯底21背面齊平；
[0120]位于所述集電區(qū)241表面上的集電極242,所述集電極242為一金屬電極,優(yōu)選為招電極。
[0121]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0122]位于所述襯底21表面內(nèi)的調(diào)整柵溝槽；
[0123]位于所述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁的調(diào)整柵介質(zhì)層251 ；
[0124]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層251表面上的溝槽調(diào)整柵252，所述溝槽調(diào)整柵252填滿所述調(diào)整柵溝槽，且所述溝槽調(diào)整柵252為多晶硅溝槽調(diào)整柵；
[0125]位于所述溝槽調(diào)整柵252表面的調(diào)整柵鈍化層253。
[0126]當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0127]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0128]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0129]本申請(qǐng)的又一實(shí)施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，如圖5所示，包括:
[0130]襯底31，所述襯底31可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0131]位于襯底31正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)。
[0132]其中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:
[0133]深入所述襯底31表面內(nèi)的柵極溝槽；
[0134]柵極介質(zhì)層321，所述柵極介質(zhì)層321位于所述柵極溝槽的底部和側(cè)壁；
[0135]柵極322，所述柵極322位于所述柵極介質(zhì)層323表面上并填滿所述柵極溝槽，且所述柵極322為多晶硅調(diào)整柵；
[0136]柵極鈍化層323，所述柵極鈍化層323位于所述柵極322表面上。
[0137]所述源極結(jié)構(gòu)包括:
[0138]P型阱區(qū)331，所述P型阱區(qū)331深入所述襯底31表面內(nèi)，該P(yáng)型阱區(qū)331表面與所述襯底31正面齊平；
[0139]源區(qū)332，所述源區(qū)332為N型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)331內(nèi)，所述源區(qū)332的表面與所述P型阱區(qū)331的表面齊平，且與所述柵極介質(zhì)層321相鄰；
[0140]重?fù)诫sP型阱區(qū)333，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)333為P型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)331內(nèi)，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)333的表面與所述P型阱區(qū)331的表面齊平，且與所述源區(qū)332相鄰；[0141 ] 源極334，所述源極334為金屬電極，優(yōu)選為鋁電極，且所述源極334覆蓋所述源區(qū)332表面、重?fù)诫sP型阱區(qū)333表面和柵極結(jié)構(gòu)的表面。
[0142]位于所述襯底31背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為2:1。
[0143]其中，所述集電極結(jié)構(gòu)包括:
[0144]深入所述襯底31表面內(nèi)的集電區(qū)341，所述集電區(qū)341為P型重?fù)诫s，且該集電區(qū)341表面與所述襯底31背面齊平；
[0145]位于所述集電區(qū)341表面上的集電極342,所述集電極342為一金屬電極,優(yōu)選為招電極。
[0146]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0147]位于所述襯底31表面內(nèi)的調(diào)整柵溝槽；
[0148]位于所述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁的調(diào)整柵介質(zhì)層351 ；
[0149]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層351表面上的溝槽調(diào)整柵352，所述溝槽調(diào)整柵352填滿所述調(diào)整柵溝槽，且所述溝槽調(diào)整柵352為多晶硅溝槽調(diào)整柵；
[0150]位于所述溝槽調(diào)整柵352表面的調(diào)整柵鈍化層353。
[0151]當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0152]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0153]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0154]本申請(qǐng)的又一實(shí)施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，如圖6所示，包括:
[0155]襯底41，所述襯底41可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0156]位于襯底41正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)。
[0157]其中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:
[0158]深入所述襯底41表面內(nèi)的柵極溝槽；
[0159]柵極介質(zhì)層421，所述柵極介質(zhì)層421位于所述柵極溝槽的底部和側(cè)壁；
[0160]柵極422，所述柵極422位于所述柵極介質(zhì)層423表面上并填滿所述柵極溝槽，且所述柵極422為多晶硅調(diào)整柵；[0161]柵極鈍化層423，所述柵極鈍化層423位于所述柵極422表面上。
[0162]所述源極結(jié)構(gòu)包括:
[0163]P型阱區(qū)431，所述P型阱區(qū)431深入所述襯底41表面內(nèi)，該P(yáng)型阱區(qū)431表面與所述襯底41正面齊平；
[0164]源區(qū)432，所述源區(qū)432為N型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)431內(nèi)，所述源區(qū)432的表面與所述P型阱區(qū)431的表面齊平，且與所述柵極介質(zhì)層421相鄰；
[0165]重?fù)诫sP型阱區(qū)433，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)433為P型重?fù)诫s，深入所述P型阱區(qū)431內(nèi)，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)433的表面與所述P型阱區(qū)431的表面齊平，且與所述源區(qū)432相鄰；
[0166]源極434，所述源極434為金屬電極，優(yōu)選為鋁電極，且所述源極334覆蓋所述源區(qū)432表面、重?fù)诫sP型阱區(qū)433表面和柵極結(jié)構(gòu)的表面。
[0167]位于所述襯底41背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。
[0168]其中，所述集電極結(jié)構(gòu)包括:
[0169]深入所述襯底41表面內(nèi)的集電區(qū)441，所述集電區(qū)441為P型重?fù)诫s，且該集電區(qū)441表面與所述襯底41背面齊平；
[0170]位于所述集電區(qū)441表面上的集電極442,所述集電極442為一金屬電極,優(yōu)選為招電極。
[0171]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括:
[0172]位于所述襯底41表面上的調(diào)整柵介質(zhì)層451 ；
[0173]位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層451表面上的平面調(diào)整柵452，所述平面調(diào)整柵452為多晶娃平面調(diào)整柵；
[0174]包覆所述平面調(diào)整柵452上表面和側(cè)壁的調(diào)整柵鈍化層453。
[0175]當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0176]在所述IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0177]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0178]本申請(qǐng)又一實(shí)施例公開了一種IGBT器件制作方法，包括:
[0179]提供襯底；[0180]在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)；
[0181]在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0182]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)和所述集電極結(jié)構(gòu)均至少為一個(gè)。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)時(shí)，所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間。
[0183]優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1: 1，或者為2:1或1: 2，具體依據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，在此不加限制。
[0184]由上述方法所制作的IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0185]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0186]本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供了另一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，包括:
[0187]提供第一襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型第一襯底。
[0188]在所述第一襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述第一襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，所述調(diào)整柵介質(zhì)層的材料可以為二氧化硅。
[0189]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層，所述柵極層為多晶硅層。
[0190]對(duì)所述調(diào)整柵層和調(diào)整柵介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分第一襯底，具體的，采用光刻工藝形成平面調(diào)整柵。首先，在所述調(diào)整柵層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和調(diào)整柵層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有平面調(diào)整柵圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層上進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層表面上形成平面調(diào)整柵圖案，之后以具有平面調(diào)整柵圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成平面調(diào)整柵，同時(shí)刻蝕掉柵極平面調(diào)整柵之外的調(diào)整柵介質(zhì)層材料，露出部分第一襯底，最后采用濕法化學(xué)清洗等方法去除光刻膠層。
[0191]在所述平面調(diào)整柵表面和側(cè)壁形成調(diào)整柵鈍化層，所述調(diào)整柵鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。所述調(diào)整柵鈍化層、平面調(diào)整柵和調(diào)整柵介質(zhì)層構(gòu)成了調(diào)整柵結(jié)構(gòu)。
[0192]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)。具體的，以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內(nèi)進(jìn)行集電區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，激活注入的集電區(qū)雜質(zhì)離子，以在第一襯底表面內(nèi)形成集電區(qū)，本實(shí)施例中的集電區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述集電區(qū)深入所述第一襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。
[0193]在所述集電區(qū)表面上形成集電極，所述集電極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護(hù)集電極金屬。
[0194]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0195]所述IGBT器件的制作方法，還包括:
[0196]提供第二襯底，本實(shí)施例中所述第一襯底與第二襯底的材料相同，優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0197]在所述第二襯底正面形成柵極介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述第二襯底正面形成柵極介質(zhì)層，所述柵極介質(zhì)層的材料可以為二氧化硅。
[0198]在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極層，所述柵極層為多晶硅層。
[0199]對(duì)所述柵極層和柵極介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成柵極，具體的，采用光刻工藝形成柵極。首先，在所述柵極層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和柵極層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有柵極圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層上進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層表面上形成柵極圖案，之后以具有柵極圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成柵極，同時(shí)刻蝕掉柵極之外的柵極介質(zhì)層材料，最后采用濕法化學(xué)清洗等方法去除光刻膠層。
[0200]以柵極為掩膜或者以具有P型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第二襯底表面內(nèi)進(jìn)行P型阱區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在1000°C?1200°C的高溫環(huán)境下，激活注入的P型阱區(qū)雜質(zhì)離子，以在第二襯底表面內(nèi)形成P型阱區(qū)，通過高溫推阱后的P型阱區(qū)會(huì)在橫向方向上擴(kuò)散到柵極下方的第二襯底內(nèi)，本實(shí)施例中的P型阱區(qū)為P型輕摻雜區(qū)，深入所述第二襯底表面內(nèi)，且該P(yáng)型阱區(qū)表面與所述第二襯底正面齊平，所述P型阱區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。同樣的，采用具有源區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入源區(qū)雜質(zhì)離子，所述源區(qū)為N型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述源區(qū)雜質(zhì)離子為砷離子。
[0201]在所述柵極表面和側(cè)壁、P型阱區(qū)表面、源區(qū)表面形成第一柵極鈍化層，所述第一柵極鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。
[0202]采用退火工藝，激活源區(qū)的雜質(zhì)離子，以形成源區(qū)，通過退火工藝后的源區(qū)會(huì)在橫向方向上擴(kuò)散到柵極結(jié)構(gòu)下方的P型阱區(qū)內(nèi)，本實(shí)施例中的源區(qū)深入所述P型阱區(qū)內(nèi)，且所述源區(qū)的表面與所述P型阱區(qū)的表面齊平。本實(shí)施例中激活源區(qū)雜質(zhì)過程中采用的退火工藝的溫度為800°C?1000°C。
[0203]通過光刻工藝對(duì)所述第一柵極鈍化層進(jìn)行刻蝕，去掉所述P型阱區(qū)和源區(qū)表面上的第一柵極鈍化層，形成柵極鈍化層，所述柵極介質(zhì)層、柵極和柵極鈍化層構(gòu)成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0204]正面金屬化，在所述柵極結(jié)構(gòu)和形成有源區(qū)、P型阱區(qū)的第二襯底表面上形成源極，所述源極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護(hù)源極金屬。[0205]通過圓片鍵合工藝，將所述第一襯底的正面和第二襯底的背面鍵合，完成所述IGBT器件的制作。
[0206]由上述方法所制作的IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0207]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0208]本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，包括:
[0209]提供襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0210]在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，并在所述襯底正面形成柵極介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，在所述襯底正面形成柵極介質(zhì)層，所述柵極介質(zhì)層和調(diào)整柵介質(zhì)層的材料可以為二氧化硅。
[0211 ] 在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層，并在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層，并在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極層，所述調(diào)整柵層和柵極層均為多晶硅層。
[0212]對(duì)所述柵極層和柵極介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成柵極，具體的，采用光刻工藝形成柵極。首先，在所述柵極層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和柵極層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有柵極圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層上進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層表面上形成柵極圖案，之后以具有柵極圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成柵極，同時(shí)刻蝕掉柵極之外的柵極介質(zhì)層材料，最后采用濕法化學(xué)清洗等方法去除光刻膠層。
[0213]以柵極為掩膜或者以具有P型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內(nèi)進(jìn)行P型阱區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在IOOO0C?1200°C的高溫環(huán)境下，激活注入的P型阱區(qū)雜質(zhì)離子，以在襯底表面內(nèi)形成P型阱區(qū)，通過高溫推阱后的P型阱區(qū)會(huì)在橫向方向上擴(kuò)散到柵極下方的襯底內(nèi)，本實(shí)施例中的P型阱區(qū)為P型輕摻雜區(qū)，深入所述襯底表面內(nèi)，且該P(yáng)型阱區(qū)表面與所述襯底正面齊平，所述P型阱區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。同樣的，采用具有源區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入源區(qū)雜質(zhì)離子，所述源區(qū)為N型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述源區(qū)雜質(zhì)離子為砷離子。
[0214]在所述柵極表面和側(cè)壁、P型阱區(qū)表面、源區(qū)表面形成第一柵極鈍化層，并在所述調(diào)整柵層表面形成第一調(diào)整柵鈍化層，所述第一柵極鈍化層和第一調(diào)整柵鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。
[0215]采用退火工藝，激活源區(qū)的雜質(zhì)離子，以形成源區(qū)，通過退火工藝后的源區(qū)會(huì)在橫向方向上擴(kuò)散到柵極結(jié)構(gòu)下方的P型阱區(qū)內(nèi)，本實(shí)施例中的源區(qū)深入所述P型阱區(qū)內(nèi)，且所述源區(qū)的表面與所述P型阱區(qū)的表面齊平。本實(shí)施例中激活源區(qū)雜質(zhì)過程中采用的退火工藝的溫度為800°C?1000°C。
[0216]通過光刻工藝對(duì)所述第一柵極鈍化層進(jìn)行刻蝕，去掉所述P型阱區(qū)和源區(qū)表面上的第一柵極鈍化層，形成柵極鈍化層，所述柵極介質(zhì)層、柵極和柵極鈍化層構(gòu)成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0217]正面金屬化，在所述柵極結(jié)構(gòu)和形成有源區(qū)、P型阱區(qū)的襯底表面上形成源極，所述源極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護(hù)源極金屬。
[0218]對(duì)所述第一調(diào)整柵鈍化層、調(diào)整柵層和調(diào)整柵介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分襯底，具體的，在所述第一調(diào)整柵鈍化層表面上形成具有調(diào)整柵圖形的光刻膠層，以具有調(diào)整柵圖形的光刻膠層為掩模，對(duì)所述第一調(diào)整柵鈍化層、調(diào)整柵層和調(diào)整柵介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成調(diào)整柵，并露出部分襯底。
[0219]在所述平面調(diào)整柵側(cè)壁形成第二調(diào)整柵鈍化層，所述第一調(diào)整柵鈍化層和第二調(diào)整柵鈍化層構(gòu)成所述調(diào)整柵鈍化層。優(yōu)選的，所述第二調(diào)整柵鈍化層的材料與第一調(diào)整柵鈍化層的材料相同，或者根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境與需求，所述第二調(diào)整柵鈍化層的材料與第一調(diào)整柵鈍化層的材料不同。且所述調(diào)整柵鈍化層、平面調(diào)整柵和調(diào)整柵介質(zhì)層構(gòu)成了調(diào)整柵結(jié)構(gòu)。
[0220]具體的，以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內(nèi)進(jìn)行集電區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在450°C以內(nèi)的溫度范圍內(nèi)激活注入的集電區(qū)雜質(zhì)離子，以在第一襯底表面內(nèi)形成集電區(qū)，且較低的退火溫度可以避免源極熔化。本實(shí)施例中的集電區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述集電區(qū)深入所述第一襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。
[0221]在所述集電區(qū)表面上形成集電極，所述集電極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護(hù)集電極金屬。
[0222]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0223]由上述方法所制作的IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0224]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。[0225]本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，包括:
[0226]提供第一襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型第一襯底。
[0227]在所述第一襯底背面內(nèi)形成調(diào)整柵溝槽。具體的，采用光刻工藝形成所述調(diào)整柵溝槽。即，首先在所述第一襯底背面旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和第一襯底背面之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有調(diào)整柵溝槽圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層上進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層表面上形成調(diào)整柵溝槽圖案，之后以具有調(diào)整柵溝槽圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成調(diào)整柵溝槽，最后采用濕法化學(xué)清洗等方法去除光刻膠層。
[0228]在所述述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁形成調(diào)整柵介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁形成調(diào)整柵介質(zhì)層，所述調(diào)整柵介質(zhì)層的材料可
以為二氧化硅。
[0229]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽。具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵為多晶硅溝槽調(diào)整柵，并使所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽，即所述溝槽調(diào)整柵的表面與所述第一襯底背面齊平。
[0230]在所述溝槽調(diào)整柵表面上形成調(diào)整柵鈍化層，所述調(diào)整柵鈍化層優(yōu)選為氮化硅層或二氧化硅層。所述調(diào)整柵鈍化層、溝槽調(diào)整柵和調(diào)整柵介質(zhì)層構(gòu)成了調(diào)整柵結(jié)構(gòu)。
[0231]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)。具體的，以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內(nèi)進(jìn)行集電區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，激活注入的集電區(qū)雜質(zhì)離子，以在第一襯底表面內(nèi)形成集電區(qū)，本實(shí)施例中的集電區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述集電區(qū)深入所述第一襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。
[0232]在所述集電區(qū)表面上形成集電極，所述集電極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護(hù)集電極金屬。
[0233]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為2:1。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。
[0234]所述IGBT器件的制作方法，還包括:
[0235]提供第二襯底，本實(shí)施例中所述第一襯底與第二襯底的材料相同，優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0236]在所述第二襯底正面內(nèi)形成柵極溝槽。具體的，采用光刻工藝形成柵極溝槽。
[0237]在所述述柵極溝槽底部和側(cè)壁形成調(diào)整柵介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述柵極溝槽底部和側(cè)壁形成柵極介質(zhì)層，所述柵極介質(zhì)層的材料可以為二氧化硅。
[0238]在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極，所述調(diào)整柵為多晶硅柵極。[0239]在所述柵極表面形成柵極鈍化層，所述柵極鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。所述柵極介質(zhì)層、柵極和柵極鈍化層構(gòu)成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0240]以柵極鈍化層為掩膜或者以具有P型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第二襯底表面內(nèi)進(jìn)行P型阱區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在IOOO0C?1200°C的高溫環(huán)境下，激活注入的P型阱區(qū)雜質(zhì)離子。本實(shí)施例中的P型阱區(qū)為P型輕摻雜區(qū)，深入所述第二襯底表面內(nèi)，且該P(yáng)型阱區(qū)表面與所述第二襯底正面齊平，所述P型阱區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。同樣的，采用具有源區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入源區(qū)雜質(zhì)離子，所述源區(qū)為N型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述源區(qū)雜質(zhì)離子為砷離子。采用具有重?fù)诫sP型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入重?fù)诫sP型阱區(qū)雜質(zhì)離子，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)為P型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)雜質(zhì)離子為硼離子。
[0241]在所述重?fù)诫sP型阱區(qū)和源區(qū)表面形成鈍化保護(hù)層，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在800°C?1000°C的高溫環(huán)境下，激活注入的重?fù)诫sP型阱區(qū)和源區(qū)雜質(zhì)離子。
[0242]去掉所述鈍化保護(hù)層，正面金屬化，在所述柵極結(jié)構(gòu)和形成有源區(qū)、P型阱區(qū)和重?fù)诫sP型阱區(qū)的第二襯底表面上形成源極，所述源極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護(hù)源極金屬。
[0243]通過圓片鍵合工藝，將所述第一襯底的正面和第二襯底的背面鍵合，完成所述IGBT器件的制作。
[0244]由上述方法所制作的IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0245]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0246]本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進(jìn)行說明，包括:
[0247]提供襯底，本實(shí)施例中優(yōu)選為輕摻雜的N型襯底。
[0248]在所述襯底背面內(nèi)形成調(diào)整柵溝槽，并在所述襯底正面形成柵極溝槽。具體的，采用光刻工藝形成調(diào)整柵溝槽和柵極溝槽。即，首先在所述襯底背面旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和襯底背面之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有調(diào)整柵溝槽圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層上進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層表面上形成調(diào)整柵溝槽圖案，之后以具有調(diào)整柵溝槽圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成調(diào)整柵溝槽，最后采用濕法化學(xué)清洗等方法去除光刻膠層。所述柵極溝槽的形成過程與所述調(diào)整柵溝槽的形成過程相同。
[0249]在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，并在所述襯底正面形成柵極介質(zhì)層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層，在所述襯底正面形成柵極介質(zhì)層，所述調(diào)整柵極介質(zhì)層和柵極介質(zhì)層的材料可以為二氧化硅。
[0250]在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽。具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵為多晶硅溝槽調(diào)整柵，并使所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽，即所述溝槽調(diào)整柵的表面與所述襯底背面齊平。
[0251]在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極，所述柵極填滿所述柵極溝槽。具體的，可采用CVD.LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質(zhì)層表面上形成柵極，所述柵極為多晶硅極，并使所述柵極填滿所述柵極溝槽，即所述柵極的表面與所述襯底正面齊平。
[0252]在所述溝槽調(diào)整柵表面上形成調(diào)整柵鈍化層，并在所述柵極表面上形成柵極鈍化層，所述調(diào)整柵鈍化層和柵極鈍化層優(yōu)選為氮化硅層或二氧化硅層。所述調(diào)整柵鈍化層、溝槽調(diào)整柵和調(diào)整柵介質(zhì)層構(gòu)成了調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，所述柵極介質(zhì)層、柵極和柵極鈍化層構(gòu)成了柵極結(jié)構(gòu)。
[0253]以柵極鈍化層為掩膜或者以具有P型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內(nèi)進(jìn)行P型阱區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在IOOO0C?1200°c的高溫環(huán)境下，激活注入的P型阱區(qū)雜質(zhì)離子。本實(shí)施例中的P型阱區(qū)為P型輕摻雜區(qū)，深入所述襯底表面內(nèi)，且該P(yáng)型阱區(qū)表面與所述襯底正面齊平，所述P型阱區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。同樣的，采用具有源區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入源區(qū)雜質(zhì)離子，所述源區(qū)為N型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述源區(qū)雜質(zhì)離子為砷離子。采用具有重?fù)诫sP型阱區(qū)圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區(qū)的表面內(nèi)注入重?fù)诫sP型阱區(qū)雜質(zhì)離子，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)為P型重?fù)诫s，優(yōu)選的，所述重?fù)诫sP型阱區(qū)雜質(zhì)離子為硼離子。
[0254]在所述重?fù)诫sP型阱區(qū)和源區(qū)表面形成鈍化保護(hù)層，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，在800°C?1000°C的高溫環(huán)境下，激活注入的重?fù)诫sP型阱區(qū)和源區(qū)雜質(zhì)離子。
[0255]去掉所述鈍化保護(hù)層，正面金屬化，在所述柵極結(jié)構(gòu)和形成有源區(qū)、P型阱區(qū)和重?fù)诫sP型阱區(qū)的襯底表面上形成源極，所述源極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護(hù)源極金屬。
[0256]以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)。具體的，以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內(nèi)進(jìn)行集電區(qū)的注入，之后利用退火工藝進(jìn)行高溫推阱，激活注入的集電區(qū)雜質(zhì)離子，以在襯底表面內(nèi)形成集電區(qū)，本實(shí)施例中的集電區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平。所述集電區(qū)雜質(zhì)離子優(yōu)選為硼離子。
[0257]在所述集電區(qū)表面上形成集電極，所述集電極優(yōu)選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護(hù)集電極金屬。
[0258]所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)，且所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間，優(yōu)選的，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為2:1。當(dāng)所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為多個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為多個(gè)時(shí)，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)與所述集電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置，且各集電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的集電極之間電連接，優(yōu)選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區(qū)和調(diào)整柵鈍化層表面上。[0259]由上述方法所制作的IGBT器件工作時(shí)，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)會(huì)被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關(guān)狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓高于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵區(qū)域上方會(huì)形成一層電子富集的區(qū)域，即相當(dāng)于在調(diào)整柵區(qū)域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內(nèi)的漂移區(qū)厚度更薄，器件的關(guān)斷拖尾電流較小，降低了器件在開關(guān)狀態(tài)下的關(guān)斷損耗，同時(shí)由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下，調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的電壓低于集電區(qū)電壓，則在所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)區(qū)域上方會(huì)形成一層空穴富集的區(qū)域，增加了集電區(qū)寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。
[0260]可見，本實(shí)施例所提供的IGBT器件既降低了關(guān)斷損耗又降低了導(dǎo)通損耗，折中關(guān)系較現(xiàn)有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0261]需要說明的是，在本申請(qǐng)中，由于所述溝槽調(diào)整柵和平面調(diào)整柵之間可以相互替換，所以在上述IGBT器件的制作方法中，不同實(shí)施例之間的某些步驟和某些步驟的順序是可以相互替換的，只需要能夠得到本申請(qǐng)所提出的IGBT器件的結(jié)構(gòu)即可，因此，對(duì)于上述實(shí)施例所述IGBT器件的制作方法的步驟和步驟順序，本申請(qǐng)并不做具體限定，可依據(jù)具體的制作設(shè)備以及其他各方面的實(shí)際情況來完成。此外，本申請(qǐng)所提供的IGBT器件的制作方法并沒有增加新的工藝，只是在原有器件制作工藝基礎(chǔ)上得來的，因此，并不會(huì)增加器件的制作難度。
[0262]本實(shí)施例僅以N型IGBT器件的制作方法為例，對(duì)IGBT器件的結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行說明，如果采用P型襯底，或制備其它類型的IGBT器件，制作步驟和工藝可能會(huì)有些許不同，但是只要符合本發(fā)明實(shí)施例的主體思想，均在本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0263]以上所述實(shí)施例，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0264]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT器件，其特征在于，包括: 襯底和位于襯底正面的柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)； 位于所述襯底背面的集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述IGBT器件，其特征在于，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)和所述集電極結(jié)構(gòu)均至少為一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述IGBT器件，其特征在于，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)為兩個(gè)，所述集電極結(jié)構(gòu)為一個(gè)時(shí)，所述集電極結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)調(diào)整柵結(jié)構(gòu)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述IGBT器件，其特征在于，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的寬度比為1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任意一項(xiàng)所述IGBT器件，其特征在于，所述集電極結(jié)構(gòu)包括: 深入所述襯底表面內(nèi)的集電區(qū)，該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平； 位于所述集電區(qū)表面上的集電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述IGBT器件，其特征在于，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括: 位于所述襯底表面上的調(diào)整柵介質(zhì)層； 位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上的調(diào)整柵； 包覆所述調(diào)整柵上表面和側(cè)壁的調(diào)整柵鈍化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述IGBT器件，其特征在于，所述調(diào)整柵結(jié)構(gòu)包括: 位于所述襯底表面內(nèi)的調(diào)整柵溝槽； 位于所述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁的調(diào)整柵介質(zhì)層； 位于所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上的溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽； 位于所述溝槽調(diào)整柵表面的調(diào)整柵鈍化層。
8.—種IGBT器件制作方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)和源極結(jié)構(gòu)； 在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)，其中，所述集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括: 在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層； 在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層； 對(duì)所述調(diào)整柵層和調(diào)整柵介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分襯底； 在所述平面調(diào)整柵表面和側(cè)壁形成調(diào)整柵鈍化層； 以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括: 在所述襯底背面形成調(diào)整柵介質(zhì)層；在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成調(diào)整柵層；
在所述調(diào)整柵層表面上形成第一調(diào)整柵鈍化層； 對(duì)所述調(diào)整柵層、調(diào)整柵介質(zhì)層和第一調(diào)整柵鈍化層進(jìn)行刻蝕，形成平面調(diào)整柵，并露出部分襯底； 在所述平面調(diào)整柵側(cè)壁形成第二調(diào)整柵鈍化層，所述第一調(diào)整柵鈍化層和第二調(diào)整柵鈍化層構(gòu)成所述調(diào)整柵鈍化層； 以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結(jié)構(gòu)和調(diào)整柵結(jié)構(gòu)的過程，包括: 在所述襯底背面內(nèi)形成調(diào)整柵溝槽； 在所述述調(diào)整柵溝槽底部和側(cè)壁形成調(diào)整柵介質(zhì)層； 在所述調(diào)整柵介質(zhì)層表面上形成溝槽調(diào)整柵，所述溝槽調(diào)整柵填滿所述調(diào)整柵溝槽； 在所述溝槽調(diào)整柵表面上形成調(diào)整柵鈍化層； 以所述調(diào)整柵鈍化層為掩膜，形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深入所述襯底表面內(nèi)，且該集電區(qū)表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區(qū)表面上形成集電極。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK103681817SQ201210333617
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】談景飛, 朱陽軍, 王波, 張文亮, 褚為利 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所