[发明专利]一种抗耐压冲击软关断的IGBT器件结构及其制造方法

说明书

本发明属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种抗耐压冲击软关断IGBT器件结构及其制造方法，在IGBT器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区的上表面为第一主面，下表面为第二主面，第二主面侧设置有第二导电类型集电区，其特征在于，在第二主面侧，第二导电类型集电区与第一导电类型漂移区间设置有第一导电类型电场缓冲层，从第一主面指向第二主面的方向上，第一导电类型电场缓冲层中第一导电类型杂质离子的掺杂浓度分布呈梯度逐渐增大；本发明通过优化背面电场缓冲层结构，用于弱化电场下降斜率，提升器件耐电压冲击能力，同时降低空穴的复合速率，降低电流的关断速度，实现器件的软关断特性。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件结构及其制造方法，尤其是一种抗耐压冲击软关断的IGBT器件结构及其制造方法，属于半导体器件的制造技术领域。

背景技术

IGBT 的全称是 Insulate Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管。它兼具MOSFET 和GTR的多项优点，极大的扩展了功率半导体器件的应用领域。作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT 被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。 IGBT 是目前最重要的功率器件之一。IGBT 由于具有输入阻抗高,通态压降低，驱动电路简单，安全工作区宽，电流处理能力强等优点，在各种功率开关应用中越来越引起人们的重视。它在电机控制，中频开关电源和逆变器、机器人、空调以及要求快速低损耗的许多领域有着广泛的应用。

IGBT的抗耐压冲击能力是考核器件可靠性的重要指标之一，现有的IGBT技术中多数是通过提高终端耐压能力，或者降低元胞表面电场，如专利ZL 2016 2 0229014.5具有载流子存储结构的IGBT器件等。

IGBT关断电流过快将会引起电压的过冲及EMI效应，因此也是IGBT器件的主要优化方向之一，现有的软关断IGBT技术，如专利CN201710827889 具有软关断特性的FS型IGBT器件，是通过在第一导电类型漂移区设置高电离率区域实现，该方法的缺点是，工艺实现较为困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提出了一种抗耐压冲击软关断IGBT器件结构及其制造方法，通过优化背面电场缓冲层结构，用于弱化电场下降斜率，提升器件耐电压冲击能力，同时降低空穴的复合速率，降低电流的关断速度，实现器件的软关断特性，本发明制作工艺与现有IGBT工艺兼容，不增加产品技术难度和工艺成本。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种抗耐压冲击软关断的IGBT器件结构，包括：在所述IGBT器件的俯视平面上，包括位于器件中心区的有源区和位于有源区外围的终端保护区；

在所述IGBT 器件的截面上，包括第一导电类型漂移区，所述第一导电类型漂移区的上表面为第一主面，下表面为第二主面，所述第二主面侧设置有第二导电类型集电区，其特征在于，在第二主面侧，所述第二导电类型集电区与第一导电类型漂移区间设置有第一导电类型电场缓冲层，从第一主面指向第二主面的方向上，所述第一导电类型电场缓冲层中第一导电类型杂质离子的掺杂浓度分布呈梯度逐渐增大。

进一步地，所述第一导电类型电场缓冲层为一层或多层。

进一步地，所述第一导电类型电场缓冲层中第一导电类型杂质离子的掺杂浓度大于第一导电类型漂移区，且靠近第二导电类型层集电区侧的杂质浓度高于靠近第一导电类型漂移区侧的杂质浓度。

进一步地，所述第二导电类型集电区上设置有集电极金属，所述集电极金属与第二导电类型集电区欧姆接触。

进一步地，在所述IGBT 器件的截面上，在第一主面上，有源区内，设置有多个被绝缘绝缘介质层包围的沟槽栅电极，各个沟槽栅电极两侧设置有第二导电类型体区，第二导电类型体区内设置有第一导电类型发射区，第二导电类型体区和第一导电类型发射区均与发射极金属欧姆接触；所述沟槽栅电极与发射极金属间被绝缘绝缘介质层隔离，且在任一方向上与发射极金属均无电性连通。