[发明专利]能提升短路能力的IGBT器件及制备方法

说明书

本发明涉及一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法。其在沿元胞沟槽的长度方向上，在元胞沟槽内设置若干槽内介质块，所述槽内介质块从元胞沟槽的槽口向元胞沟槽的底部方向延伸，且槽内介质块与栅极导电多晶硅绝缘隔离；在元胞沟槽间相互邻近的外侧壁上设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区沿元胞沟槽的长度方向分布，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方；所述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅与栅极金属层欧姆接触。本发明能降低短路电流，有效提升短路能力，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件及制备方法，尤其是一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法。

背景技术

IGBT是功率半导体器件中具有代表性的一类器件，因其同时具有高耐压、低导通压降、易驱动、开关速度快等优点，在开关电源、变频调速、新能源电机驱动等许多功率领域有重要的应用。

随着IGBT技术的发展，沟槽栅IGBT器件逐渐成为主流的IGBT器件。为了提高沟槽栅IGBT芯片的电流密度，降低沟槽栅IGBT器件的损耗，沟槽栅IGBT器件的沟槽栅极密度越来越大。沟道栅极密度增大，IGBT的短路电流降增大，导致IGBT的短路能力降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能提升短路能力的IGBT器件及制备方法，其能降低短路电流，有效提升短路能力，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述能提升短路能力的IGBT器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，所述元胞区内包括若干并联分布的元胞，元胞区内的元胞采用沟槽结构；

在所述IGBT器件的俯视平面上，对任一元胞，均包括两个呈长条状的元胞沟槽，在元胞沟槽内均设置栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与所在元胞沟槽的内侧壁以及底壁绝缘隔离；

在沿元胞沟槽的长度方向上，在元胞沟槽内设置若干槽内介质块，所述槽内介质块从元胞沟槽的槽口向元胞沟槽的底部方向延伸，且槽内介质块与栅极导电多晶硅绝缘隔离；

在元胞沟槽间相互邻近的外侧壁上设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区沿元胞沟槽的长度方向分布，槽内介质块在元胞沟槽内的底部位于第一导电类型源区的底部的下方；所述元胞沟槽内的栅极导电多晶硅与栅极金属层欧姆接触。

在元胞沟槽间还设置第二导电类型基区，第一导电类型源区位于所述第二导电类型基区内，元胞沟槽的槽底位于所述第二导电类型基区的下方；槽内介质块的底部与第二导电类型基区对应，第二导电类型基区的底部位于槽内介质块底部的下方。

在第二导电类型基区内还设置第二导电类型发射极接触区，所述第二导电类型发射极接触区与第二导电类型基区内的第一导电类型源区接触，第一导电类型源区间位于发射极接触孔的两侧；

第二导电类型发射极接触区在第二导电类型基区内的长度小于两元胞沟槽相应外侧壁之间的距离。

所述槽内介质块包括二氧化硅层或氮化硅层。

在元胞沟槽内，槽内介质块直接与元胞沟槽上部的内侧壁接触，或者，槽内介质块与元胞沟槽上部内侧壁的沟槽绝缘氧化层接触。

一种能提升短路能力的IGBT器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供第一导电类型的半导体基板，并在半导体基板的正面制备得到所需的元胞沟槽；

步骤2、在上述元胞沟槽内制备沟槽绝缘氧化层，所述沟槽绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的内侧壁以及底壁；

步骤3、在上述半导体基板的正面进行多晶硅淀积，以得到填充于元胞沟槽内的栅极导电多晶硅，元胞沟槽内的栅极导电多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与所在元胞沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离；