[发明专利]窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT及其制造方法

摘要

本发明的实施例涉及窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT及其制造方法。在等宽有源单元IE型IGBT、宽有源单元IE型IGBT等中，有源单元区域在沟槽宽度方面等于无源单元区域，或者无源单元区域的沟槽宽度更窄。因此，相对易于确保击穿电压。然而，采用该结构，试图增强IE效应引起诸如结构复杂化之类的问题。本发明提供了一种窄的有源单元IE型IGBT，具有有源单元二维薄化结构，并且不具有用于接触的衬底沟槽。 1

主权项

1.一种窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，包括：

(a)硅型半导体衬底，具有第一主表面和第二主表面；

(b)IGBT单元区域，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面侧上；

(c)多个线性有源单元区域和多个线性无源单元区域，在侧向上交替地设置在所述IGBT单元区域中；

(d)多个有源区段和多个无源区段，沿着每个线性有源单元区域的纵向方向交替排列；

(e)多个沟槽，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面中，所述沟槽被设置在所述线性有源单元区域中的每个线性有源单元区域和所述线性无源单元区域中的每个线性无源单元区域之间的相应界限处并且在纵向方向上延伸；

(f)多个栅极电极，所述栅极电极使用绝缘膜被分别设置在所述沟槽中；

(g)发射极区域，具有第一导电类型，设置在所述硅型半导体衬底的第一主表面侧上的表面区域中，在相邻的沟槽之间在侧向方向上在所述有源区段中的每个有源区段中延伸并且与相邻的沟槽接触；

(h)本体接触区域，具有第二导电类型，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面侧上的表面区域中，并且在相邻的沟槽之间在侧向方向上在所述无源区段中的每个无源区段中延伸并且与相邻的沟槽接触；以及

(i)金属发射极电极，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面之上，并且电耦合至所述发射极区域和所述本体接触区域；

(j)具有所述第二导电类型的本体区域，设置在所述硅型半导体衬底的第一主表面侧上的表面区域中，在线性有源单元区域中的每个线性有源单元区域中在所述纵向方向上跨所述有源区段和所述无源区段延伸；

(k)掩埋本体接触区域，具有第二导电类型，设置在本体接触区域之下，并且与所述无源区段中与所述本体区域接触；

(l)第一导电类型表面浮置区域，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面侧上的表面区域中，并且在与在所述有源区段中的每个有源区段中的所述发射极区域对应的相邻沟槽之间的侧向方向上，在所述线性无源单元区域中的每个线性无源单元区域中延伸并且与相邻的沟槽接触；

(m)第二导电类型浮置区域，设置在所述硅型半导体衬底的所述第一主表面侧上的表面区域中，并且在与在所述无源区段中的每个无源区段中的所述本体接触区域对应的相邻沟槽之间的侧向方向上，在所述线性无源单元区域中的每个线性无源单元区域中延伸并且与相邻的沟槽接触；

(n)第二导电类型浮置区域，设置在所述无源单元区域中的本体区域之下，在相邻沟槽的底部端部之间的侧向方向上，在所述线性无源单元区域中的每个线性无源单元区域中延伸，并且与相邻沟槽接触；以及

(o)空穴阻挡区域，具有第一导电类型，设置在所述线性有源单元区域中的第一导电类型发射极区域之下，并且在所述纵向方向上在所述线性有源单元区域中每个线性有源单元区域中延伸，并且延伸至与相邻沟槽的底部端部的深度相同的深度层面；

其中在所述有源区段中的每个有源区段中的发射极区域在相邻沟槽之间的纵向方向上延伸以将所述无源区段中的每个无源区段中的本体接触区域分离；

其中在所述线性无源单元区域中每个线性无源单元区域中的所述第一导电类型表面浮置区域在相邻沟槽之间的纵向方向上延伸，以将所述线性无源单元区域中的每个线性无源单元区域中的所述第二导电类型表面浮置区域分离；

其中所述本体区域与所述有源区段中的每个有源区段中的发射极区域接触；以及

其中在所述有源区段中的每个有源区段中的本体区域比所述无源区段中的每个无源区段中的本体区域更厚。

2.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中，所述本体接触区域设置在所述无源区段中的每个无源区段之上；以及

其中所述发射极区域设置在所述有源区段中的每个有源区段之上以将所述有源区段和所述无源区段分离。

3.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中所述本体接触区域在所述纵向方向上在相邻有源区段的发射极区域之间的无源区段中的每个无源区段中延伸，以将所述有源区段和所述无源区段分离。

4.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中设置在所述本体区域之下的所述第二导电类型浮置区域比设置在所述发射极区域之下的空穴阻挡区域延伸的更深。

5.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中所述发射极区域在所述纵向方向上在相邻无源区段的本体接触区域之间的有源区段中的每个有源区段中延伸，以将所述无源单元区域分离。

6.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中，在所述每个线性有源单元区域的相对侧上的沟槽之间的间隔是0.35微米或更小。

7.根据权利要求6所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中，沿所述每个有源区段的纵向方向的宽度是0.5微米或更小。

8.根据权利要求4所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中所述第一导电类型表面浮置区域在相邻沟槽之间的侧向方向上在所述线性无源区域中的每个线性无源区域中延伸至与所述线性有源单元区域的有源区段中的发射极区域相同的深度，并且对应于所述线性有源单元区域的有源区段中的发射极区域的侧向方向上的延伸。

9.根据权利要求8所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中所述第二导电类型表面浮置区域在相邻沟槽之间的侧向方向上在所述线性无源区域中的每个线性无源区域中延伸至与所述线性有源单元区域的无源区段中的本体接触区域相同的深度，并且对应于所述线性有源单元区域的无源区段中的本体接触区域的侧向方向上的延伸。

10.根据权利要求1所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，其中掩埋本体接触区域在相邻沟槽之间的纵向方向上在所述无源区段中的每个无源区段中在本体接触区域下方延伸；

其中在所述无源区段中的掩埋本体接触区域和本体接触接触区域的总深度大于在所述有源区段中的发射极区域的深度。

11.根据权利要求7所述的窄的有源单元IE型沟槽栅极IGBT，进一步包括：

(p)漂移区域，具有所述第一导电类型，设置为在所述硅型半导体衬底的主部分；

(q)场停止区域，设置为在所述漂移区域的第二主表面侧上，具有所述第一导电类型，并且具有高于所述漂移区域的浓度；

(r)集电极区域，具有所述第二导电类型，设置为在所述场停止区域的第二主表面侧上；

(s)铝掺杂区域，设置为在所述集电极区域的第二主表面侧上，并且具有高于所述集电极区域的浓度；以及

(t)金属集电极电极，设置在所述硅型半导体衬底的所述第二主表面侧上，

其中，所述金属集电极电极的与所述铝掺杂区域接触的部分是包括铝作为主要组分的背表面金属膜。

12.根据权利要求1所述的窄的