嵌入FRD的IGBT器件及制造方法

摘要

本发明公开了一种嵌入FRD的IGBT器件，形成于N型硅衬底上并由多个IGBT元胞和多个FRD元胞交替排列形成；各FRD元胞区域位于局部场氧层底部，IGBT元胞区域为局部场氧层之间区域。各FRD元胞区域的P型区由形成于局部场氧层底部的第一P+区组成；各IGBT元胞区域的沟槽栅一侧和局部场氧层接触且该侧不形成沟道，另一侧位于硅衬底中并用于形成沟道。本发明沟槽栅的单边结构能够器件工作时通过第一P+区会向N型硅衬底中注入空穴，从而能够增加对漂移区的空穴注入，减少导通压降。本发明中各FRD元胞区域位置直接位于局部场氧层的底部，并不需要额外占用芯片面积，所以本发明能够节省芯片尺寸。本发明还公开了一种嵌入FRD的IGBT器件的制造方法。

主权项

一种嵌入FRD的IGBT器件，其特征在于：IGBT器件形成于N型硅衬底上并由多个IGBT元胞和多个FRD元胞交替排列形成；在所述硅衬底的正面形成有多个局部场氧层，所述局部场氧层定义出所述多个IGBT元胞区域位置和所述多个FRD元胞区域位置，各所述IGBT元胞区域位置位于两相邻的所述局部场氧层之间，各所述FRD元胞区域位置位于各所述局部场氧层所覆盖区域；在各所述局部场氧层底部的所述硅衬底中形成有第一P+区，所述第一P+区的顶部和所述局部场氧层的底部接触，该第一P+区组成对应的所述FRD元胞的P型区；在各所述局部场氧层的两侧都分别形成有一个第一深沟槽，所述第一深沟槽的深度大于所述第一P+区的深度，所述第一深沟槽的一个侧面和对应的所述局部场氧层以及所述第一P+区接触，所述第一深沟槽的另一个侧面和位于各所述局部场氧层之间的所述N型硅衬底接触，所述第一深沟槽中的底部表面和侧面形成有栅介质层，在所述栅介质层上形成有将所述第一深沟槽完全填充的多晶硅栅，由填充于所述第一深沟槽中的所述多晶硅栅组成各所述IGBT元胞的沟槽栅；在各相邻的两个所述局部场氧层中的所述硅衬底中形成有P阱，所述P阱的深度小于所述第一深沟槽的深度，各所述沟槽栅从一个侧面对所述P阱覆盖；在各所述P阱的表面形成有第一N+区，由所述第一N+区组成各所述IGBT元胞的发射区，由被所述沟槽栅覆盖的所述P阱表面形成各所述IGBT元胞的沟道，所述沟道连接对应的所述发射区和所述P阱底部的所述N型硅衬底；在所述第一P+区的上方形成有正面金属接触引出各所述FRD元胞的P型区，在所述发射区的上方形成有正面金属接触引出各所述IGBT元胞的发射区和所述P阱；在所述硅衬底的背面形成有多个第二深沟槽，各所述第二深沟槽的宽度小于各所述第一深沟槽的宽度，在纵向上各所述第二深沟槽位于各所述第一深沟槽底部且和对应的所述第一深沟槽对齐，各所述第二深沟槽不和其顶部的所述第一深沟槽相连接，在各所述第二深沟槽中填充有氧化硅层，所述第二深沟槽在背面定义出所述多个IGBT元胞区域位置和所述多个FRD元胞区域位置；在所述硅衬底的背面表面中形成有交替排列的第二P+区和第二N+区，各所述第二P+区位于所述多个IGBT元胞区域位置并作为对应的所述IGBT元胞的集电区，各所述第二N+区位于所述多个FRD元胞区域位置 并作为对应的所述FRD元胞的N型区；在所述多个IGBT元胞区域位置中，由位于所述P阱和所述第二P+区之间的所述N型硅衬底组成各所述IGBT元胞的漂移区；在所述多个FRD元胞区域位置中，由所述P型区、所述N型区和位于所述P型区和所述N型区之间的所述N型硅衬底组成各所述FRD元胞；在所述硅衬底的背面形成有背面电极，该背面电极同时引出所述第二P+区和所述第二N+区。