[发明专利]绝缘栅双极型晶体管装置及其制备方法

说明书

本公开内容涉及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)装置及其制造方法。根据本公开内容的IGBT装置包括：第一导电类型的衬底；以及多个沟槽，其从衬底的上表面向下形成以具有沿第一方向延伸的彼此平行的条形形状并且其中分别设置有多个栅极。在沟槽之间形成有源区，并且有源区具有沿第一方向延伸的第一导电类型的源极区和第二导电类型的接触区，接触区具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度和不同于第一宽度的第二宽度，第一宽度和第二宽度沿第一方向交替布置，并且沟槽具有在第二方向上的均匀的第三宽度。

技术领域

本公开内容涉及半导体的技术领域，特别地，本公开内容涉及沟槽型绝缘栅双极型晶体管装置及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是由双极型三极管(BJT)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)组成的电压驱动型功率半导体器件,其兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通电压两方面的优点，被广泛地应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。

目前，针对IGBT的研究的目的主要在于提高IGBT的功率密度和开关速度以及降低IGBT的功耗。为此，现有技术中提出了一种沟槽型IGBT装置，其通过将栅极从水平方向调整为垂直方向而将IGBT中的电流沟道方向从器件表面的横向方向转换为器件体内的垂直方向，使得能够消除IGBT中的结型场效应晶体管(JFET)效应，同时能够增加沟道密度和近表面载流子浓度，进而可以在不增加关断损耗的情况下极大地降低集电极发射极(源极)导通电压(Vceon)。

然而，对于沟槽型IGBT，高沟道密度以及随之带来的低导通电压Vceon会提高饱和电流，因而可能对IGBT的短路性能造成不利影响。因此，通常需要在进行版图设计时采用伪栅和/或伪阱的伪区(dummy area)以平衡短路电流和导通损耗之间的折衷关系。然而，这会增加版图设计的复杂度并且增加制造成本。

发明内容

在下文中给出了关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容的某些方面的基本理解。但是，应当理解，此概述并非关于本公开内容的穷举性概述，也非意在确定本公开内容的关键性部分或重要部分，更非意在限定本公开内容的范围。此概述的目的仅在于以简化的形式给出关于本公开内容的某些发明构思，以此作为稍后给出的更详细的描述的前序。

本公开内容的目的在于提供能够克服现有技术中存在的上述问题的沟槽型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)装置及其制备方法。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管装置，其包括：第一导电类型的衬底；以及多个沟槽，从衬底的上表面向下形成以具有沿第一方向延伸的彼此平行的条形形状并且其中分别设置有多个栅极，其中，在沟槽之间形成有源区，并且有源区具有沿第一方向延伸的第一导电类型的源极区和第二导电类型的接触区，其中，接触区具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度和不同于第一宽度的第二宽度，第一宽度和第二宽度沿第一方向交替布置，以及栅极具有在第二方向上的均匀的第三宽度。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种绝缘栅双极型晶体管装置，其包括：第一导电类型的衬底；以及多个沟槽，从衬底的上表面向下形成以具有沿第一方向延伸的彼此平行的条形形状并且其中分别设置有多个栅极，其中，在沟槽之间形成有源区，并且有源区具有沿第一方向延伸的第一导电类型的源极区和第二导电类型的接触区，其中，栅极具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度和不同于第一宽度的第二宽度，第一宽度和第二宽度沿第一方向交替布置，以及接触区具有在第二方向上的均匀的第三宽度。

根据本公开内容的又一方面，提供了一种制备绝缘栅双极型晶体管装置的方法，其包括：从第一导电类型的衬底的上表面向下形成多个沟槽，使得多个沟槽具有沿第一方向延伸的彼此平行的条形形状；在多个沟槽中分别设置多个栅极；以及使用同一掩模在沟槽之间形成的有源区的每个中形成第一导电类型的源极区和第二导电类型的接触区，使得接触区具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度和不同于第一宽度的第二宽度，第一宽度和第二宽度沿第一方向交替布置。