具有一个平面栅极118,位于 栅极绝缘层117 (例如栅极氧化物）上方。可以拉伸平面栅极，与沟槽的方向平行或正交。 另外，N-型源极区116被P-型本体区114包围，P-型本体区114形成在邻近沟槽113之间 的N-型注入增强层109顶部。P-型本体区114在下面延伸，从N-型源极区116延伸到栅 极绝缘层117下方的区域，并且远离沟槽113的侧壁，如图1所示。在IGBT结构的顶面上 沉积一个顶部金属层120。另外，在衬底102-1的背部，连接一个第二P-型层132和背部金 属层134。
[0050] 图2A-2D表示图1所示半导体器件制备工艺的一系列剖面图。图2A表示N-型、 P-型或本征半导体材料的轻掺杂衬底102。作为示例，但不作为局限，N-型/P-型衬底102 的掺杂浓度范围为lel3至lel5cm 3 (或小于le15cm 3)。
[0051] 图2B表示P-型层104、N-型层106、N-型外延层108和N-型注入增强层109形 成在衬底102上方。在一个实施例中，进行的工艺包括四步外延生长工艺，以便在各自的上 方制备这些层，如图2B所示。确切地说，外延生长的第一层为P-型层104。作为示例，但 不作为局限，P _型层104的掺杂浓度约在lel5cm 3至lel8cm 3之间，高于衬底102。P-型 层104的厚度约为2-5 ym。然后，在P-型层104上方外延生长一个N-型层106。作为示 例，但不作为局限，N-型层106的掺杂浓度约为lel5cm 3至lel7cm 3之间，也高于衬底102。 N-型层106的厚度范围为3 ym至15 ym。另外，N-型外延层108生长在N-型层106上方。 作为示例，但不作为局限，可以用lel2cm 3至lel5cm 3之间的浓度，轻掺杂N-型外延层108。 N外延层108的厚度范围为30 y m至150 y m。最终，在N外延层108的上方，外延生长N注 入增强层109。作为示例，但不作为局限，N注入增强层109的掺杂浓度范围为lel5cm 3至 5el7cm3之间，高于衬底102。N注入增强层109的厚度范围为2ym至5ym。作为示例，但 不作为局限，N-型掺杂物可以是磷、砷或锑，P-型掺杂物可以是硼或BF 2。
[0052] 在另一个实施例中，该工艺包括P-型掺杂物的全部注入，以制成P-型层104,然 后通过三步外延生长，制备N-型层106、N-型层108和N-型注入增强层109。在本实施例 中，P-型层104的深度和掺杂浓度可以通过注入能量和注入剂量控制。作为示例，但不作 为局限，通过200KeV至lOOOKeV能量下，lel2至lel4cm 2剂量下的离子注入，制备P-型层 104。用于制备P-型层104的掺杂物可以是硼或BF2。P-型层104的掺杂物可以通过下文 中的顶部工艺的热循环，被完全激化。
[0053] 形成初始材料后，可以利用传统的顶部工艺，制备如图2C所示的顶部IGBT结构。 确切地说，通过N-型注入增强层109和N-型外延层108中的刻蚀，制备沟槽113。沟槽113 可以内衬电介质材料115 (例如氧化物)。在一个实施例中，电介质材料115可以通过氧化 物沉积工艺，形成在沟槽侧壁上。此后，在沟槽113中填充导电材料(例如多晶硅)，形成沟槽 栅极112。在沟槽113上方制备平面栅极118,绝缘层117形成在两者之间。在N-型注入 增强层109中，制备(例如通过注入）P-型本体区114和N-型源极区116。作为示例，但不 作为局限，P _型本体区114的掺杂浓度约为5el6cm3至5el7cm 3之间。而且，N-型源极区 116可以用lel8cm3至le20cm 3之间的浓度重掺杂。在顶面上，制备一个顶部金属层120， 接触N-型源极区116和P-型本体区114。
[0054] 通过额外的工艺，制备成品器件100,如图2D所示。例如，完成顶部工艺之后，进行 背部研磨，将衬底102的背部减薄至预设厚度的剩余衬底102-1。作为示例，衬底102-1的 厚度约为lym至10 ym。要注意的是，只要背部研磨工艺不会一直触及P-型层104,剩余 衬底102-1的厚度就不重要。通过背部注入，在衬底102-1的背面形成第二P-型层132,并 通过低温退火，部分激化掺杂物。此后，在底面上制备背部金属层134,作为漏极电极，然后 通过后期金属退火，合成&制成欧姆接触。
[0055] 依据上述实施例，在进行制备IGBT器件的顶部金属层的顶部工艺之前，通过外延 生长，以结晶形式共同形成N-型层106及其掺杂物。根据实施方法，激化P-型层104,既可 以在外延生长时激化，也可以通过顶部工艺中的热循环激化。由于P-型或N-型层掺杂物 已经被激化，因此之后无需退火过程激化掺杂物。
[0056] 图3表示依据本发明的一个方面，一种反向传导的IGBT器件的实施例。通常来 说，反向传导的IGBT器件需要将N-型缓冲区或N-型漂流区选择性地短接至集电极。短接 会形成反并联二极管，使IGBT中的电流反向传导（也就是说电流从阴极/发射极端流至阳 极/集电极端)。因此，重掺杂的N-型区通常嵌入在IGBT的阳极/集电极区中。应注意的 是，本说明以N-型IGBT器件为例，进行解释说明。改变区域和层的极性，本说明也适用于 P-型IGBT器件。另外，在以下说明中，对于图3和图4A-4F中与图1和图2A-2D所讨论的 有关内容相同的元件，使用相同的末二位数字编号标记。为了简便，参考图1和图2A-2D，并 结合上述说明，下文将不再赘述这些相同元件的内容。
[0057] 图3表示多个N-型反向传导IGBT器件300,反向传导IGBT器件300除了初始材 料包括一个重掺杂N-型区350,用于每个反向传导的IGBT器件之外，其他都与图1所示的 IGBT器件100基本类似。N-型区350穿过P-型层304、衬底302-1和第二P层332延伸。 N-型区350在一端与N-型层306接触，在另一端与背部金属层334接触。
[0058] IGBT结构包括一个沟槽栅极312、一个平面栅极318、一个N-型源极区314、一个 P-型本体区316形成在初始材料中，顶部金属层320沉积在如图3所示的IGBT结构的顶 面上。另外，第二P-型层332和背部金属层334形成在衬底302-1的背部。第二P-型层 332在衬底302-1和金属层334之间提供欧姆接触。
[0059] 图4A-4F表示图3所示半导体器件的制备工艺的一系列剖面图。图4A表示N-型、 P-型或本征半导体材料的轻掺杂衬底302。在一个示例中，N-型/P-型衬底302的掺杂浓 度范围约在lel2至lel5cm 3之间（或小于lel5cm 3)。在一个实施例中，从通过外延生长工 艺，在衬底302中制备P-型层304开始。作为示例，但不作为局限，P-型层304的掺杂浓 度约在lel5cm 3至lel8cm 3之间，高于衬底302。P缓冲层304的厚度约为2至5ym。然 后，利用带掩膜的注入，在衬底302中制备重掺杂的N-型区350,如图4C所示。作为示例， 但不作为局限，可以通过lOOKeV至lOOOKeV的能量下，5el4至lel6cm 2的剂量下的离子注 入，制备N-型区350。在另一个实施例中，通过P-型掺杂物的全面注入，从在衬底302中 制备P-型层304开始准备工艺。在本实施例中，P-型层304的深度和掺杂浓度可以通过 注入能量和注入剂量控制。作为示例，但不作为局限，可以通过200KeV至lOOOKeV的能量 下，lel2至lel4cm 2的剂量下的离子注入，制备P-型区304。然后，通过带掩膜的注入，在 衬底302中制备N-型区350,如图4C所示。在本实施例中，可以在制备注入的P-型层304 之前，制备N-型区350。
[0060] 制备P-型层304和N-型区350之后，利用三步外延生长，制备N-型层306、N-型 外延层308以及N-型注入增强层309,如图4D所示。后续工艺形成顶部IGBT结构，如图4