[发明专利]超结载流子存储型IGBT器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种超结载流子存储型IGBT器件的制造方法，包括：步骤一、在器件单元区中形成载流子存储层。步骤二、在载流子存储层中形成多个P型柱，各P型柱之间的载流子存储层组成N型柱，PN型柱交替排列形成超结结构。超结结构的厚度由载流子存储层的厚度确定，载流子存储层的厚度根据IGBT器件正向导通时所需的电流能力进行设置。步骤三、完成正面工艺。步骤四、完成背面工艺，包括：将第一N型半导体层减薄到所需要的厚度。背面形成P+掺杂的集电区。载流子存储层底部的第一N型半导体层作为漂移区。IGBT器件的总耐压为载流子存储层的第一耐压和漂移区的第二耐压的和，使超结结构的厚度和IGBT器件的总耐压相独立。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超结(super junction，SJ)载流子存储型(carrier storage，CS)绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)器件的制造方法。

背景技术

IGBT是一种电压控制的MOS和双极复合型器件，这种器件同时具有双极结型功率晶体管和功率MOSFET的主要优点：输入阻抗高、输入驱动功率小、导通电阻小、电流容量大、开关速度快等，使得IGBT成为电力电子系统能量控制和转换的重要开关元器件之一，它的性能好坏直接影响着电力电子系统的转换效率、体积和重量。

IGBT结构和VDMOS结构非常相似，是在VDMOS的基础上将N+掺杂的漏区该变为P+掺杂的集电区形成，集电区能向漂移区注入空穴，从而能对漂移区实现电导调制，从而能降低器件的通态压降和提高器件的电流密度。

在IGBT器件的漂移区中设置超结结构则能得到超结IGBT(SJ-IGBT)器件。SJ-IGBT利用SJ及IGBT工艺能力，结合两种器件特点，可以大幅提升器件正向导通性能，大幅增加器件功率密度。

如图1所示，是现有第一种超结IGBT器件的结构示意图；现有第一种超结IGBT器件包括：

超结结构，所述超结结构由多个N型柱和P型柱209交替排列而成，一个所述N型柱和相邻的一个所述P型柱209组成一个对应的超结单元。

所述超结结构形成于第一N型外延层202中，在所述第一N型外延层202的底部形成有P型掺杂的集电区201，所述集电区201的背面和由背面金属层组成的集电极连接。

所述P型柱209由填充于超结沟槽中的P型外延层组成，所述超结沟槽形成于所述第一N型外延层202中，所述N型柱由所述P型柱209之间的所述第一N型外延层202组成。

所述第一N型外延层202形成于半导体衬底(未显示)表面。所述半导体衬底在背面减薄工艺中被去除，故在图1中没有显示。

所述P型柱209的底部和所述集电区201的顶部表面具有间距。

在所述超结结构的顶部形成有顶部N型外延层208。

在器件单元区201a中，在各所述超结单元顶部区域的顶部N型外延层208中形成有IGBT器件的器件单元结构，所述IGBT器件由多个所述器件单元结构并联而成。

所述器件单元结构包括：

P型掺杂的体区206，所述体区206形成于所述顶部N型外延层208的表面区域中。

沟槽栅，由填充于栅极沟槽203中的栅介质层204和栅极导电材料层205组成，所述栅极沟槽203位于所述N型柱的顶部区域中且所述栅极沟槽203穿过所述体区206。

被所述沟槽栅侧面覆盖的所述体区206的表面用于形成沟道；漂移区由所述体区206底部的所述第一N型外延层202和顶部N型外延层208组成。

在所述沟槽栅侧面的所述体区206的表面形成有由N+区组成的发射区207。