新型IGBT功率半导体器件的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种新型igbt功率半导体器件。

背景技术：

随着技术的升级，igbt已经完成了诸多的更迭，例如igbt背面从厚片的pt型，过渡到薄片的npt，再升级成超薄片的fs场终止；再例如igbt正面从平面结构升级成沟槽型，再从升级到图1所示的微沟槽结构。但随着沟槽结构单位元胞尺寸缩小到2um以内，以及单位面积电流密度的大幅上升，导致其短路和rbsoa能力变弱。

为解决上述问题，有人提出用图2所示的假沟槽结构，甚至是图3所示的假沟槽和假栅极混合的结构来取代部分真栅极来降低有效沟道，提升短路和rbsoa能力，但由于其单位元胞尺寸较小，导致其接触孔和栅极沟槽的距离也非常小，一般小于0.5um，再加上孔光刻工艺对准的漂移以及刻蚀工艺的负载效应，可进一步导致器件的一致性和均匀性较差，对器件的可制造性提出挑战。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种新型igbt功率半导体器件，能够增加源区宽度，改善了工艺的一致性，提高器件的阈值电压等特性在圆片内的一致性和均匀性，从而解决了器件的可制造性问题。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种新型igbt功率半导体器件，包括：衬底；缓冲区，所述缓冲区设置于所述衬底上；基区，所述基区设置于所述缓冲区上；多个真栅极单元，多个所述真栅极单元设置于所述基区上，其中每个所述真栅极单元两侧分别设有假沟槽单元，并且每个所述真栅极单元的接触孔与相邻两侧的所述假沟槽单元的接触孔相连。

根据本发明实施例提出的新型igbt功率半导体器件，通过设置衬底，并在衬底上依次设置缓冲区、基区和多个真栅极单元，其中每个真栅极单元两侧分别设有假沟槽单元，并且每个真栅极单元的接触孔与相邻两侧的假沟槽单元的接触孔相连，由此，能够增加源区宽度，改善了工艺的一致性，提高器件的阈值电压等特性在圆片内的一致性和均匀性，从而解决了器件的可制造性问题。

另外，根据本发明上述实例提出的新型igbt功率半导体器件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，每个所述真栅极单元的接触孔与相邻两侧的所述假沟槽单元的接触孔之间非连续连接，以在每个所述真栅极单元的两侧构成多个等间距排布的合并接触孔。

根据本发明的一个实施例，每个所述真栅极单元与相邻两侧的所述假沟槽单元之间还设有阱区，并且所述阱区设置于所述基区上。

根据本发明的一个实施例，每个所述真栅极单元的两侧还设有源区，并且所述源区设置于所述阱区上。

根据本发明的一个实施例，所述源区通过所述合并接触孔与所述假沟槽单元相连。

根据本发明的一个实施例，每个所述真栅极单元上还设有发射极，所述发射极与每个所述真栅极单元的两侧构成的多个等间距排布的所述合并接触孔均相连。

根据本发明的一个实施例，所述衬底为n型衬底。

根据本发明的一个实施例，所述阱区为p型阱区。

根据本发明的一个实施例，所述源区为n⁺源区。

附图说明

图1为现有技术中微沟槽igbt的结构示意图；

图2为现有技术中假沟槽igbt的结构示意图；

图3为现有技术中假沟槽和假栅极混合的微沟槽igbt的结构示意图；

图4为本发明实施例的新型igbt功率半导体器件的结构示意图；

图5为本发明一个实施例的新型igbt功率半导体器件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图4为本发明实施例的新型igbt功率半导体器件的结构示意图。

如图4所示，本发明实施例的新型igbt功率半导体器件，包括：衬底10；缓冲区20，缓冲区20设置于衬底10上；基区30，基区30设置于缓冲区20上；多个真栅极单元40，多个真栅极单元40设置于基区30上，其中每个真栅极单元40两侧分别设有假沟槽单元50，并且每个真栅极单元40的接触孔与相邻两侧的假沟槽单元50的接触孔相连。

具体地，如图5所示，每个真栅极单元40的接触孔与相邻两侧的假沟槽单元50的接触孔之间非连续连接，以在每个真栅极单元40的两侧构成多个等间距排布的合并接触孔100，由此，能够增加源区宽度，改善了工艺的一致性，提高器件的阈值电压等特性在圆片内的一致性和均匀性，从而解决了器件的可制造性问题。其中，每个真栅极单元40内设有的栅极接触孔200，并且每个真栅极单元40包括栅极gate。

在本发明的一个实施例中，衬底10可为n型衬底，具体地，n型衬底可为n型单晶硅衬底。此外，在本发明的其他实施例中，衬底10还可为其他半导体材料，例如多晶硅或非晶结构的硅，此外，还可为包括混合的半导体结构，例如碳化硅、合金半导体或其组合，在此不做限定。

在本发明的另一个实施例中，每个真栅极单元40的接触孔与相邻两侧的假沟槽单元50的接触孔之间非连续连接，可在每个真栅极单元40的两侧构成多个非等间距排布的合并接触孔100，由此，能够增加每个真栅极单元40两侧接插孔到栅极的距离，从而能够能够保证器件的阈值电压特性，并能够保证器件中晶圆的一致性和均匀性。

在本发明的一个实施例中，缓冲区20可为sic缓冲区，可外延形成于衬底10上，进一步地，在缓冲区20上还可外延形成基区30。其中，缓冲区20可为n型sic缓冲区，基区30可为n基区。此外，在本发明的其他实施例中，缓冲区和基区还可设置为其他类型，例如，缓冲区20可为p型sic缓冲区，在此不做限定。

进一步地，如图4所示，每个真栅极单元40与相邻两侧的假沟槽单元50之间还设有阱区60，并且阱区60设置于基区30上，其中，阱区60可为p型阱区。

进一步地，如图4所示，每个真栅极单元40的两侧还设有源区70，并且源区70设置于阱区60上，其中，源区70可为n⁺源区，可具体设置于真栅极单元40与相邻的假沟槽单元50之间的阱区60，例如p型阱区上。进一步如图4所示，源区70可通过合并接触孔100与假沟槽单元50相连，由此，能够增加源区的宽度，从而能够能够保证器件的阈值电压特性，并能够保证器件中晶圆的一致性和均匀性。

进一步地，如图4所示，每个真栅极单元40上还设有发射极80，即emitter，发射极80，即emitter与每个真栅极单元40的两侧构成的多个等间距排布的合并接触孔100均相连。其中，需要进一步说明的是，如图5所示，每个合并接触孔100的宽度尺寸、以及相邻合并接触孔100之间的间距尺寸并不唯一，可根据实际生产情况进行调整，例如，每个真栅极单元40两侧等间距排布合并接触孔100的宽度尺寸a、等间距排布的合并接触孔100之间的纵向间距b、错位排布的合并接触孔100之间的对角间距c均可根据实际生产情况进行调整。

需要进一步说明的是，本发明提出的新型igbt功率半导体器件的制作流程与现有的微沟槽栅极igb一致，不需要进入额外的工艺流程，从而能够避免因工艺改进导致的生产成本的提高。

举例而言，本发明提出的新型igbt功率半导体器件的制作流程如下：1，注入推结形成p型的pw导电层；2，在真栅极单元的两侧注入推结形成n型导电层n⁺源区，其余为无n⁺源区；3，真栅极单元通过接触孔连接发射极；4，假沟槽单元通过与真栅极单元接触孔相连连接到发射极。

根据本发明实施例提出的新型igbt功率半导体器件，通过设置衬底，并在衬底上依次设置缓冲区、基区和多个真栅极单元，其中每个真栅极单元两侧分别设有假沟槽单元，并且每个真栅极单元的接触孔与相邻两侧的假沟槽单元的接触孔相连，由此，能够增加源区宽度，改善了工艺的一致性，提高器件的阈值电压等特性在圆片内的一致性和均匀性，从而解决了器件的可制造性问题。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。