一种IGBT器件结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件制造，尤其涉及一种igbt器件结构及其制备方法。

背景技术：

1、半导体功率器件是电力电子系统进行能量控制和转换的基本电子元器件，电力电子技术的不断发展为半导体功率器件开拓了广泛的应用领域。以igbt、vdmos、coolmos为标志的mos型半导体功率器件是当今电力电子领域器件的主流，其中，最具代表性的半导体功率器件当属igbt。

2、igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)是一种电压控制的mos/bjt复合型器件。从结构上，igbt的结构与vdmos极为相似，只是将vdmos的n+衬底调整为p+衬底，但是引入的电导调制效应克服了vdmos本身固有的导通电阻与击穿电压的矛盾，从而使igbt同时具有双极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、导通压降低、电流容量大、开关速度快等。正是由于igbt独特的、不可取代的性能优势使其自推出实用型产品便在诸多领域得到广泛的应用，例如：新能源技术、以动车、高铁为代表的先进交通运输工具、混合动力汽车、办公自动化以及家用电器等领域。在倡导低碳环保的资源节约型社会需求下，igbt作为高性能、高效率的开关控制元器件，得到更多的重视与发展，并且对安全性、可靠性、智能化提出了更高的要求。

3、为了进一步降低igbt的导通压降，人们采用沟槽栅结构，形成沟槽栅igbt。沟槽栅igbt将沟道从横向变为纵向，消除了导通电阻中rjfet的影响。同时缩小了元胞尺寸，大大提高元胞密度，每个芯片的沟道总宽度增加，减小了沟道电阻。另一方面，由于多晶硅栅面积增大，减少了分布电阻，有利于提高开关速度。

4、但是现有的igbt器件结构较为简单，igbt器件结构无法很好对饱和压降(vcesat)与关断损耗(eoff)的关系进行自由调整，从而影响igbt器件的开关损耗。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、本发明的目的是为了解决现有技术中igbt器件结构无法很好对饱和压降(vcesat)与关断损耗(eoff)的关系进行自由调整的问题，而提出的一种igbt器件结构及其制备方法。

3、2.技术方案

4、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

5、一种igbt器件结构，包括集电极金属层、p型电极层、绝缘层，所述集电极金属层与p型电极层的底部固定连接，所述绝缘层设置于p型电极层的上方，所述绝缘层上设有多个通孔，所述绝缘层顶部和通孔内均填充有发射极金属层；

6、所述p型电极层与绝缘层之间填充有n型漂移区，所述绝缘层的底部固定连接有交错设置的p型体区和p型浮空区；

7、所述p型体区和p型浮空区之间通过p型环连接，所述p型环的外部覆盖有复合栅电极，所述p型体区的顶部两侧均设有n型发射区。

8、优选地，所述通孔的位置与p型体区的位置相对应。

9、优选地，所述p型体区和p型浮空区的宽度相同，且所述p型浮空区的厚度大于p型体区的厚度。

10、优选地，所述p型环的厚度大于p型浮空区的厚度。

11、优选地，多个所述通孔呈等距设置。

12、优选地，所述p型电极层与n型漂移区之间设有n型缓冲层。

13、优选地，所述p型浮空区的底部呈弧形状。

14、本发明中还提出了一种igbt器件结构的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤1：提供集电极金属层和绝缘层，然后在集电极金属层的表面设置p型电极层；

16、步骤2：使用掩膜光刻工艺露出n型漂移区)顶部的多个p型场区域，然后对p型场区域进行p型离子注入，形成多个p型环、p型体区和p型浮空区，并在p型环(9)的外部设置复合栅电极；

17、步骤3：最后在绝缘层和p型电极层之间填充设置n型漂移区。

18、3.有益效果

19、相比于现有技术，本发明的优点在于：

20、本发明中，通过p型环、p型体区和p型浮空区交错结构的设置，使igbt器件结构可以很好对饱和压降(vcesat)与关断损耗(eoff)的关系进行自由调整，从而有效提升了igbt器件的开关损耗。

1.一种igbt器件结构，包括集电极金属层(1)、p型电极层(2)、绝缘层(3)，其特征在于，所述集电极金属层(1)与p型电极层(2)的底部固定连接，所述绝缘层(3)设置于p型电极层(2)的上方，所述绝缘层(3)上设有多个通孔(4)，所述绝缘层(3)顶部和通孔(4)内均填充有发射极金属层(5)；

2.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，所述通孔(4)的位置与p型体区(7)的位置相对应。

3.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，所述p型体区(7)和p型浮空区(8)的宽度相同，且所述p型浮空区(8)的厚度大于p型体区(7)的厚度。

4.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，所述p型环(9)的厚度大于p型浮空区(8)的厚度。

5.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，多个所述通孔(4)呈等距设置。

6.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，所述p型电极层(2)与n型漂移区(6)之间设有n型缓冲层(12)。

7.根据权利要求1所述的一种igbt器件结构，其特征在于，所述p型浮空区(8)的底部呈弧形状。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种igbt器件结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：