Igbt器件及其制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種IGBT器件，包括：襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構，位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
【專利說明】IGBT器件及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造【技術領域】，更具體地說，涉及一種IGBT器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,簡稱 IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，簡稱GTR)的低導通壓降兩方面的優點，由于IGBT具有驅動功率小而飽和壓降低的優點，目前IGBT作為一種新型的電力電子器件被廣泛應用到各個領域。
[0003]對于平面柵結構的IGBT器件，又分為穿通型IGBT和非穿通型IGBT，以N型溝道為例，如圖1所示，非穿通型IGBT主要包括:
[0004]N型輕摻雜(N-)的襯底101及其正面上的柵極結構104 ；
[0005]位于N-襯底101表面內的P型阱區102 (—般為P型輕摻雜)，位于P型阱區102表面內的N型源區103 ；
[0006]位于P型阱區102和N型源區103表面上的源極105 ；
[0007]位于N-襯底101背面的P型重摻雜集電區106，位于集電區106表面的集電極107。
[0008]所述非穿通型IGBT器件集電區106的注入效率高，器件的靜態導通損耗小，但是在開關狀態下，器件的關斷尾電流較大，增加了關斷損耗，器件的折中關系較差(IGBT器件存在導通與開關兩種狀態，兩種狀態下的能量損耗存在著此消彼長的關系，即為折中關系。具體應用中應綜合考慮兩種特性，選取最靠近原點的最優點以優化器件整體性能)。
[0009]如圖2所示，穿通型IGBT器件是在非穿通型IGBT器件的基礎上，深入N-襯底101表面內設置有N型緩沖層108，P型重摻雜集電區106位于N型緩沖層108表面。
[0010]上述N型緩沖層108的存在可以使穿通型IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在N-襯底101內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件的關斷損耗，但是N型緩沖層108的存在又會減小集電區的注入效率，增加了器件的靜態導通損耗，所以器件的折中關系依然較差。
[0011]并且，溝槽柵型IGBT器件同樣存在上述問題。可見，現有的IGBT器件的折中關系均不理想。
【發明內容】
[0012]本發明實施例提供了一種IGBT器件及其制作方法，解決了現有技術中的問題，改善了 IGBT器件的折中關系，提高了器件的性能。
[0013]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0014]一種IGBT器件，包括:[0015]襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構；
[0016]位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0017]優選的，所述調整柵結構和所述集電極結構均至少為一個。
[0018]優選的，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個時，所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間。
[0019]優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。
[0020]優選的，所述集電極結構包括:
[0021]深入所述襯底表面內的集電區，該集電區表面與所述襯底背面齊平；
[0022]位于所述集電區表面上的集電極。
[0023]優選的，所述調整柵結構包括:
[0024]位于所述襯底表面上的調整柵介質層；
[0025]位于所述調整柵介質層表面上的調整柵；
[0026]包覆所述調整柵上表面和側壁的調整柵鈍化層。
[0027]優選的，所述調整柵結構包括:
[0028]位于所述襯底表面內的調整柵溝槽；
[0029]位于所述調整柵溝槽底部和側壁的調整柵介質層；
[0030]位于所述調整柵介質層表面上的溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽；
[0031 ]位于所述溝槽調整柵表面的調整柵鈍化層。
[0032]一種IGBT器件制作方法，包括:
[0033]提供襯底；
[0034]在所述襯底正面形成柵極結構和源極結構；
[0035]在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0036]優選的，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括:
[0037]在所述襯底背面形成調整柵介質層；
[0038]在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層；
[0039]對所述調整柵層和調整柵介質層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分襯底；
[0040]在所述平面調整柵表面和側壁形成調整柵鈍化層；
[0041]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平；
[0042]在所述集電區表面上形成集電極。
[0043]優選的，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括:
[0044]在所述襯底背面形成調整柵介質層；
[0045]在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層；
[0046]在所述調整柵層表面上形成第一調整柵鈍化層；
[0047]對所述調整柵層、調整柵介質層和第一調整柵鈍化層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分襯底；[0048]在所述平面調整柵側壁形成第二調整柵鈍化層，所述第一調整柵鈍化層和第二調整柵鈍化層構成所述調整柵鈍化層；
[0049]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平；
[0050]在所述集電區表面上形成集電極。
[0051]優選的，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括:
[0052]在所述襯底背面內形成調整柵溝槽；
[0053]在所述述調整柵溝槽底部和側壁形成調整柵介質層；
[0054]在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽；
[0055]在所述溝槽調整柵表面上形成調整柵鈍化層；
[0056]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平；
[0057]在所述集電區表面上形成集電極。
[0058]由上述方案可見，本申請所提供的IGBT器件，包括:襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構，位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。并且，在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，即，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0059]可見，本申請所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0060]通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。
[0061]圖1為現有技術中的一種IGBT器件的結構示意圖；
[0062]圖2為現有技術中的另一種IGBT器件的結構示意圖；
[0063]圖3為本申請實施例所提供的一種IGBT器件結構示意圖；
[0064]圖4為本申請實施例所提供的另一種IGBT器件結構不意圖；
[0065]圖5為本申請實施例所提供的又一種IGBT器件結構示意圖；
[0066]圖6為本申請實施例所提供的又一種IGBT器件結構示意圖。【具體實施方式】
[0067]正如【背景技術】所述，現有的IGBT器件的折中關系均不理想。發明人研究發現，出現這種問題的原因是，折中關系是兼顧IGBT器件導通與開關兩種狀態的一種關系，在一般情況下，IGBT器件導通與開關兩種狀態下的能量損耗是此消彼長的，而現有技術只能滿足一方面的需求，即僅降低導通損耗或僅降低關斷損耗，不能同時既降低導通損耗又降低關斷損耗，因此折中關系始終無法得到改善。
[0068]發明人進一步研究發現，將IGBT器件的開關和導通兩種狀態分離，即在開關狀態下，降低關斷損耗，在導通狀態下，降低導通損耗，從而從整體上改善折中關系。
[0069]基于此，本發明實施例提供了一種IGBT器件，包括:
[0070]襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構；
[0071]位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0072]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0073]可見，本申請所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0074]以上是本申請的核心思想，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0075]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0076]其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0077]本申請實施例提供了一種IGBT器件，包括:
[0078]襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構；
[0079]位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0080]所述調整柵結構和所述集電極結構均至少為一個。當所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個時，所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間。
[0081]優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1: 1，或者為2:1或1: 2，具體依據實際需求設定，在此不加限制。
[0082]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0083]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0084]本申請另一實施例公開了另一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，如圖3所示，包括:
[0085]襯底11，本實施例中的襯底11可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0086]位于襯底11正面的柵極結構和源極結構。
[0087]其中，所述柵極結構包括:
[0088]柵極介質層121，所述柵極介質層121位于所述襯底11的表面上；
[0089]柵極122，所述柵極122位于所述柵極介質層121表面上，所述柵極122為多晶硅柵極；
[0090]柵極鈍化層123，所述柵極鈍化層123包覆在所述柵極122的表面和側壁。
[0091]所述源極結構包括:
[0092]P型阱區131，所述P型阱區131深入所述襯底11表面內，該P型阱區表面與所述襯底11正面齊平；
[0093]源區132，所述源區132為N型重摻雜，深入所述P型阱區131內，且所述源區132的表面與所述P型阱區131的表面齊平；
[0094]源極133，所述源極133為金屬電極，優選為鋁電極，且所述源極133覆蓋所述襯底11的正面和柵極結構的表面。
[0095]位于所述襯底11背面的集電極結構和調整柵結構，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。
[0096]其中，所述集電極結構包括:
[0097]深入所述襯底11表面內的集電區141，所述集電區141為P型重摻雜，且該集電區141表面與所述襯底11背面齊平；
[0098]位于所述集電區141表面上的集電極142,所述集電極142為一金屬電極,優選為招電極。
[0099]所述調整柵結構包括:
[0100]位于所述襯底11表面上的調整柵介質層151 ；
[0101]位于所述調整柵介質層151表面上的平面調整柵152，所述平面調整柵152為多晶娃平面調整柵；
[0102]包覆所述平面調整柵152上表面和側壁的調整柵鈍化層153。
[0103]當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0104]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0105]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0106]本申請又一實施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，如圖4所示，包括:
[0107]襯底21，所述襯底21可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0108]位于襯底21正面的柵極結構和源極結構。
[0109]其中，所述柵極結構包括:
[0110]柵極介質層221，所述柵極介質層221位于所述襯底21的表面上；
[0111]柵極222，所述柵極222位于所述柵極介質層221表面上，所述柵極222為多晶硅柵極；
[0112]柵極鈍化層223，所述柵極鈍化層223包覆在所述柵極222的表面和側壁。
[0113]所述源極結構包括:
[0114]P型阱區231，所述P型阱區231深入所述襯底21表面內，該P型阱區231表面與所述襯底21正面齊平；
[0115]源區232，所述源區232為N型重摻雜，深入所述P型阱區內，且所述源區232的表面與所述P型阱區231的表面齊平；
[0116]源極233，所述源極233為金屬電極，優選為鋁電極，且所述源極233覆蓋所述源區232的表面、P型阱區231的表面和柵極結構的表面。
[0117]位于所述襯底21背面的集電極結構和調整柵結構，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為2:1。
[0118]其中，所述集電極結構包括:
[0119]深入所述襯底21表面內的集電區241，所述集電區241為P型重摻雜，且該集電區241表面與所述襯底21背面齊平；
[0120]位于所述集電區241表面上的集電極242,所述集電極242為一金屬電極,優選為招電極。
[0121]所述調整柵結構包括:
[0122]位于所述襯底21表面內的調整柵溝槽；
[0123]位于所述調整柵溝槽底部和側壁的調整柵介質層251 ；
[0124]位于所述調整柵介質層251表面上的溝槽調整柵252，所述溝槽調整柵252填滿所述調整柵溝槽，且所述溝槽調整柵252為多晶硅溝槽調整柵；
[0125]位于所述溝槽調整柵252表面的調整柵鈍化層253。
[0126]當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0127]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0128]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0129]本申請的又一實施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，如圖5所示，包括:
[0130]襯底31，所述襯底31可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0131]位于襯底31正面的柵極結構和源極結構。
[0132]其中，所述柵極結構包括:
[0133]深入所述襯底31表面內的柵極溝槽；
[0134]柵極介質層321，所述柵極介質層321位于所述柵極溝槽的底部和側壁；
[0135]柵極322，所述柵極322位于所述柵極介質層323表面上并填滿所述柵極溝槽，且所述柵極322為多晶硅調整柵；
[0136]柵極鈍化層323，所述柵極鈍化層323位于所述柵極322表面上。
[0137]所述源極結構包括:
[0138]P型阱區331，所述P型阱區331深入所述襯底31表面內，該P型阱區331表面與所述襯底31正面齊平；
[0139]源區332，所述源區332為N型重摻雜，深入所述P型阱區331內，所述源區332的表面與所述P型阱區331的表面齊平，且與所述柵極介質層321相鄰；
[0140]重摻雜P型阱區333，所述重摻雜P型阱區333為P型重摻雜，深入所述P型阱區331內，所述重摻雜P型阱區333的表面與所述P型阱區331的表面齊平，且與所述源區332相鄰；[0141 ] 源極334，所述源極334為金屬電極，優選為鋁電極，且所述源極334覆蓋所述源區332表面、重摻雜P型阱區333表面和柵極結構的表面。
[0142]位于所述襯底31背面的集電極結構和調整柵結構，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為2:1。
[0143]其中，所述集電極結構包括:
[0144]深入所述襯底31表面內的集電區341，所述集電區341為P型重摻雜，且該集電區341表面與所述襯底31背面齊平；
[0145]位于所述集電區341表面上的集電極342,所述集電極342為一金屬電極,優選為招電極。
[0146]所述調整柵結構包括:
[0147]位于所述襯底31表面內的調整柵溝槽；
[0148]位于所述調整柵溝槽底部和側壁的調整柵介質層351 ；
[0149]位于所述調整柵介質層351表面上的溝槽調整柵352，所述溝槽調整柵352填滿所述調整柵溝槽，且所述溝槽調整柵352為多晶硅溝槽調整柵；
[0150]位于所述溝槽調整柵352表面的調整柵鈍化層353。
[0151]當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0152]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0153]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0154]本申請的又一實施例公開了又一種IGBT器件，下面僅以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，如圖6所示，包括:
[0155]襯底41，所述襯底41可采用硅襯底，理論上可采用N型或P型襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0156]位于襯底41正面的柵極結構和源極結構。
[0157]其中，所述柵極結構包括:
[0158]深入所述襯底41表面內的柵極溝槽；
[0159]柵極介質層421，所述柵極介質層421位于所述柵極溝槽的底部和側壁；
[0160]柵極422，所述柵極422位于所述柵極介質層423表面上并填滿所述柵極溝槽，且所述柵極422為多晶硅調整柵；[0161]柵極鈍化層423，所述柵極鈍化層423位于所述柵極422表面上。
[0162]所述源極結構包括:
[0163]P型阱區431，所述P型阱區431深入所述襯底41表面內，該P型阱區431表面與所述襯底41正面齊平；
[0164]源區432，所述源區432為N型重摻雜，深入所述P型阱區431內，所述源區432的表面與所述P型阱區431的表面齊平，且與所述柵極介質層421相鄰；
[0165]重摻雜P型阱區433，所述重摻雜P型阱區433為P型重摻雜，深入所述P型阱區431內，所述重摻雜P型阱區433的表面與所述P型阱區431的表面齊平，且與所述源區432相鄰；
[0166]源極434，所述源極434為金屬電極，優選為鋁電極，且所述源極334覆蓋所述源區432表面、重摻雜P型阱區433表面和柵極結構的表面。
[0167]位于所述襯底41背面的集電極結構和調整柵結構，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。
[0168]其中，所述集電極結構包括:
[0169]深入所述襯底41表面內的集電區441，所述集電區441為P型重摻雜，且該集電區441表面與所述襯底41背面齊平；
[0170]位于所述集電區441表面上的集電極442,所述集電極442為一金屬電極,優選為招電極。
[0171]所述調整柵結構包括:
[0172]位于所述襯底41表面上的調整柵介質層451 ；
[0173]位于所述調整柵介質層451表面上的平面調整柵452，所述平面調整柵452為多晶娃平面調整柵；
[0174]包覆所述平面調整柵452上表面和側壁的調整柵鈍化層453。
[0175]當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0176]在所述IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0177]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0178]本申請又一實施例公開了一種IGBT器件制作方法，包括:
[0179]提供襯底；[0180]在所述襯底正面形成柵極結構和源極結構；
[0181]在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
[0182]所述調整柵結構和所述集電極結構均至少為一個。當所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個時，所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間。
[0183]優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1: 1，或者為2:1或1: 2，具體依據實際需求設定，在此不加限制。
[0184]由上述方法所制作的IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0185]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0186]本申請又一實施例提供了另一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，包括:
[0187]提供第一襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型第一襯底。
[0188]在所述第一襯底背面形成調整柵介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述第一襯底背面形成調整柵介質層，所述調整柵介質層的材料可以為二氧化硅。
[0189]在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層，所述柵極層為多晶硅層。
[0190]對所述調整柵層和調整柵介質層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分第一襯底，具體的，采用光刻工藝形成平面調整柵。首先，在所述調整柵層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和調整柵層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有平面調整柵圖形的掩膜版對光刻膠層上進行曝光，在所述光刻膠層表面上形成平面調整柵圖案，之后以具有平面調整柵圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成平面調整柵，同時刻蝕掉柵極平面調整柵之外的調整柵介質層材料，露出部分第一襯底，最后采用濕法化學清洗等方法去除光刻膠層。
[0191]在所述平面調整柵表面和側壁形成調整柵鈍化層，所述調整柵鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。所述調整柵鈍化層、平面調整柵和調整柵介質層構成了調整柵結構。
[0192]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區。具體的，以所述調整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內進行集電區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，激活注入的集電區雜質離子，以在第一襯底表面內形成集電區，本實施例中的集電區為P型重摻雜區，所述集電區深入所述第一襯底表面內，且該集電區表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區雜質離子優選為硼離子。
[0193]在所述集電區表面上形成集電極，所述集電極優選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護集電極金屬。
[0194]所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0195]所述IGBT器件的制作方法，還包括:
[0196]提供第二襯底，本實施例中所述第一襯底與第二襯底的材料相同，優選為輕摻雜的N型襯底。
[0197]在所述第二襯底正面形成柵極介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述第二襯底正面形成柵極介質層，所述柵極介質層的材料可以為二氧化硅。
[0198]在所述柵極介質層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質層表面上形成柵極層，所述柵極層為多晶硅層。
[0199]對所述柵極層和柵極介質層進行刻蝕，形成柵極，具體的，采用光刻工藝形成柵極。首先，在所述柵極層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和柵極層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有柵極圖形的掩膜版對光刻膠層上進行曝光，在所述光刻膠層表面上形成柵極圖案，之后以具有柵極圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成柵極，同時刻蝕掉柵極之外的柵極介質層材料，最后采用濕法化學清洗等方法去除光刻膠層。
[0200]以柵極為掩膜或者以具有P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第二襯底表面內進行P型阱區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在1000°C?1200°C的高溫環境下，激活注入的P型阱區雜質離子，以在第二襯底表面內形成P型阱區，通過高溫推阱后的P型阱區會在橫向方向上擴散到柵極下方的第二襯底內，本實施例中的P型阱區為P型輕摻雜區，深入所述第二襯底表面內，且該P型阱區表面與所述第二襯底正面齊平，所述P型阱區雜質離子優選為硼離子。同樣的，采用具有源區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入源區雜質離子，所述源區為N型重摻雜，優選的，所述源區雜質離子為砷離子。
[0201]在所述柵極表面和側壁、P型阱區表面、源區表面形成第一柵極鈍化層，所述第一柵極鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。
[0202]采用退火工藝，激活源區的雜質離子，以形成源區，通過退火工藝后的源區會在橫向方向上擴散到柵極結構下方的P型阱區內，本實施例中的源區深入所述P型阱區內，且所述源區的表面與所述P型阱區的表面齊平。本實施例中激活源區雜質過程中采用的退火工藝的溫度為800°C?1000°C。
[0203]通過光刻工藝對所述第一柵極鈍化層進行刻蝕，去掉所述P型阱區和源區表面上的第一柵極鈍化層，形成柵極鈍化層，所述柵極介質層、柵極和柵極鈍化層構成所述IGBT器件的柵極結構。
[0204]正面金屬化，在所述柵極結構和形成有源區、P型阱區的第二襯底表面上形成源極，所述源極優選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護源極金屬。[0205]通過圓片鍵合工藝，將所述第一襯底的正面和第二襯底的背面鍵合，完成所述IGBT器件的制作。
[0206]由上述方法所制作的IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0207]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0208]本申請又一實施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，包括:
[0209]提供襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0210]在所述襯底背面形成調整柵介質層，并在所述襯底正面形成柵極介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述襯底背面形成調整柵介質層，在所述襯底正面形成柵極介質層，所述柵極介質層和調整柵介質層的材料可以為二氧化硅。
[0211 ] 在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層，并在所述柵極介質層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層，并在所述柵極介質層表面上形成柵極層，所述調整柵層和柵極層均為多晶硅層。
[0212]對所述柵極層和柵極介質層進行刻蝕，形成柵極，具體的，采用光刻工藝形成柵極。首先，在所述柵極層表面上旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和柵極層之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有柵極圖形的掩膜版對光刻膠層上進行曝光，在所述光刻膠層表面上形成柵極圖案，之后以具有柵極圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成柵極，同時刻蝕掉柵極之外的柵極介質層材料，最后采用濕法化學清洗等方法去除光刻膠層。
[0213]以柵極為掩膜或者以具有P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內進行P型阱區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在IOOO0C?1200°C的高溫環境下，激活注入的P型阱區雜質離子，以在襯底表面內形成P型阱區，通過高溫推阱后的P型阱區會在橫向方向上擴散到柵極下方的襯底內，本實施例中的P型阱區為P型輕摻雜區，深入所述襯底表面內，且該P型阱區表面與所述襯底正面齊平，所述P型阱區雜質離子優選為硼離子。同樣的，采用具有源區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入源區雜質離子，所述源區為N型重摻雜，優選的，所述源區雜質離子為砷離子。
[0214]在所述柵極表面和側壁、P型阱區表面、源區表面形成第一柵極鈍化層，并在所述調整柵層表面形成第一調整柵鈍化層，所述第一柵極鈍化層和第一調整柵鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。
[0215]采用退火工藝，激活源區的雜質離子，以形成源區，通過退火工藝后的源區會在橫向方向上擴散到柵極結構下方的P型阱區內，本實施例中的源區深入所述P型阱區內，且所述源區的表面與所述P型阱區的表面齊平。本實施例中激活源區雜質過程中采用的退火工藝的溫度為800°C?1000°C。
[0216]通過光刻工藝對所述第一柵極鈍化層進行刻蝕，去掉所述P型阱區和源區表面上的第一柵極鈍化層，形成柵極鈍化層，所述柵極介質層、柵極和柵極鈍化層構成所述IGBT器件的柵極結構。
[0217]正面金屬化，在所述柵極結構和形成有源區、P型阱區的襯底表面上形成源極，所述源極優選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護源極金屬。
[0218]對所述第一調整柵鈍化層、調整柵層和調整柵介質層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分襯底，具體的，在所述第一調整柵鈍化層表面上形成具有調整柵圖形的光刻膠層，以具有調整柵圖形的光刻膠層為掩模，對所述第一調整柵鈍化層、調整柵層和調整柵介質層進行刻蝕，形成調整柵，并露出部分襯底。
[0219]在所述平面調整柵側壁形成第二調整柵鈍化層，所述第一調整柵鈍化層和第二調整柵鈍化層構成所述調整柵鈍化層。優選的，所述第二調整柵鈍化層的材料與第一調整柵鈍化層的材料相同，或者根據實際生產環境與需求，所述第二調整柵鈍化層的材料與第一調整柵鈍化層的材料不同。且所述調整柵鈍化層、平面調整柵和調整柵介質層構成了調整柵結構。
[0220]具體的，以所述調整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內進行集電區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在450°C以內的溫度范圍內激活注入的集電區雜質離子，以在第一襯底表面內形成集電區，且較低的退火溫度可以避免源極熔化。本實施例中的集電區為P型重摻雜區，所述集電區深入所述第一襯底表面內，且該集電區表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區雜質離子優選為硼離子。
[0221]在所述集電區表面上形成集電極，所述集電極優選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護集電極金屬。
[0222]所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0223]由上述方法所制作的IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0224]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。[0225]本申請又一實施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，包括:
[0226]提供第一襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型第一襯底。
[0227]在所述第一襯底背面內形成調整柵溝槽。具體的，采用光刻工藝形成所述調整柵溝槽。即，首先在所述第一襯底背面旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和第一襯底背面之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有調整柵溝槽圖形的掩膜版對光刻膠層上進行曝光，在所述光刻膠層表面上形成調整柵溝槽圖案，之后以具有調整柵溝槽圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成調整柵溝槽，最后采用濕法化學清洗等方法去除光刻膠層。
[0228]在所述述調整柵溝槽底部和側壁形成調整柵介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述調整柵溝槽底部和側壁形成調整柵介質層，所述調整柵介質層的材料可
以為二氧化硅。
[0229]在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽。具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵為多晶硅溝槽調整柵，并使所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽，即所述溝槽調整柵的表面與所述第一襯底背面齊平。
[0230]在所述溝槽調整柵表面上形成調整柵鈍化層，所述調整柵鈍化層優選為氮化硅層或二氧化硅層。所述調整柵鈍化層、溝槽調整柵和調整柵介質層構成了調整柵結構。
[0231]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區。具體的，以所述調整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第一襯底表面內進行集電區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，激活注入的集電區雜質離子，以在第一襯底表面內形成集電區，本實施例中的集電區為P型重摻雜區，所述集電區深入所述第一襯底表面內，且該集電區表面與所述第一襯底背面齊平。所述集電區雜質離子優選為硼離子。
[0232]在所述集電區表面上形成集電極，所述集電極優選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護集電極金屬。
[0233]所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為2:1。當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。
[0234]所述IGBT器件的制作方法，還包括:
[0235]提供第二襯底，本實施例中所述第一襯底與第二襯底的材料相同，優選為輕摻雜的N型襯底。
[0236]在所述第二襯底正面內形成柵極溝槽。具體的，采用光刻工藝形成柵極溝槽。
[0237]在所述述柵極溝槽底部和側壁形成調整柵介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述柵極溝槽底部和側壁形成柵極介質層，所述柵極介質層的材料可以為二氧化硅。
[0238]在所述柵極介質層表面上形成柵極層，具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質層表面上形成柵極，所述調整柵為多晶硅柵極。[0239]在所述柵極表面形成柵極鈍化層，所述柵極鈍化層的材料可以為二氧化硅或氮化硅。所述柵極介質層、柵極和柵極鈍化層構成所述IGBT器件的柵極結構。
[0240]以柵極鈍化層為掩膜或者以具有P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述第二襯底表面內進行P型阱區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在IOOO0C?1200°C的高溫環境下，激活注入的P型阱區雜質離子。本實施例中的P型阱區為P型輕摻雜區，深入所述第二襯底表面內，且該P型阱區表面與所述第二襯底正面齊平，所述P型阱區雜質離子優選為硼離子。同樣的，采用具有源區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入源區雜質離子，所述源區為N型重摻雜，優選的，所述源區雜質離子為砷離子。采用具有重摻雜P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入重摻雜P型阱區雜質離子，所述重摻雜P型阱區為P型重摻雜，優選的，所述重摻雜P型阱區雜質離子為硼離子。
[0241]在所述重摻雜P型阱區和源區表面形成鈍化保護層，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在800°C?1000°C的高溫環境下，激活注入的重摻雜P型阱區和源區雜質離子。
[0242]去掉所述鈍化保護層，正面金屬化，在所述柵極結構和形成有源區、P型阱區和重摻雜P型阱區的第二襯底表面上形成源極，所述源極優選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護源極金屬。
[0243]通過圓片鍵合工藝，將所述第一襯底的正面和第二襯底的背面鍵合，完成所述IGBT器件的制作。
[0244]由上述方法所制作的IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0245]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0246]本申請又一實施例提供了又一種IGBT器件制作方法，以N型溝道的IGBT器件為例進行說明，包括:
[0247]提供襯底，本實施例中優選為輕摻雜的N型襯底。
[0248]在所述襯底背面內形成調整柵溝槽，并在所述襯底正面形成柵極溝槽。具體的，采用光刻工藝形成調整柵溝槽和柵極溝槽。即，首先在所述襯底背面旋涂光刻膠層，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層和襯底背面之間形成抗反射層，以減少不必要的反射，之后采用具有調整柵溝槽圖形的掩膜版對光刻膠層上進行曝光，在所述光刻膠層表面上形成調整柵溝槽圖案，之后以具有調整柵溝槽圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成調整柵溝槽，最后采用濕法化學清洗等方法去除光刻膠層。所述柵極溝槽的形成過程與所述調整柵溝槽的形成過程相同。
[0249]在所述襯底背面形成調整柵介質層，并在所述襯底正面形成柵極介質層，具體的，可采用熱氧化工藝或CVD工藝在所述襯底背面形成調整柵介質層，在所述襯底正面形成柵極介質層，所述調整柵極介質層和柵極介質層的材料可以為二氧化硅。
[0250]在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽。具體的，可采用CVD、LPCVD或HDP等工藝在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵為多晶硅溝槽調整柵，并使所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽，即所述溝槽調整柵的表面與所述襯底背面齊平。
[0251]在所述柵極介質層表面上形成柵極，所述柵極填滿所述柵極溝槽。具體的，可采用CVD.LPCVD或HDP等工藝在所述柵極介質層表面上形成柵極，所述柵極為多晶硅極，并使所述柵極填滿所述柵極溝槽，即所述柵極的表面與所述襯底正面齊平。
[0252]在所述溝槽調整柵表面上形成調整柵鈍化層，并在所述柵極表面上形成柵極鈍化層，所述調整柵鈍化層和柵極鈍化層優選為氮化硅層或二氧化硅層。所述調整柵鈍化層、溝槽調整柵和調整柵介質層構成了調整柵結構，所述柵極介質層、柵極和柵極鈍化層構成了柵極結構。
[0253]以柵極鈍化層為掩膜或者以具有P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內進行P型阱區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在IOOO0C?1200°c的高溫環境下，激活注入的P型阱區雜質離子。本實施例中的P型阱區為P型輕摻雜區，深入所述襯底表面內，且該P型阱區表面與所述襯底正面齊平，所述P型阱區雜質離子優選為硼離子。同樣的，采用具有源區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入源區雜質離子，所述源區為N型重摻雜，優選的，所述源區雜質離子為砷離子。采用具有重摻雜P型阱區圖形的光刻膠層為掩膜，采用離子注入工藝，在所述P型阱區的表面內注入重摻雜P型阱區雜質離子，所述重摻雜P型阱區為P型重摻雜，優選的，所述重摻雜P型阱區雜質離子為硼離子。
[0254]在所述重摻雜P型阱區和源區表面形成鈍化保護層，之后利用退火工藝進行高溫推阱，在800°C?1000°C的高溫環境下，激活注入的重摻雜P型阱區和源區雜質離子。
[0255]去掉所述鈍化保護層，正面金屬化，在所述柵極結構和形成有源區、P型阱區和重摻雜P型阱區的襯底表面上形成源極，所述源極優選為鋁電極。之后，還可以在所述源極表面形成源極鈍化層，以保護源極金屬。
[0256]以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區。具體的，以所述調整柵鈍化層為掩膜，采用離子注入的方式，在所述襯底表面內進行集電區的注入，之后利用退火工藝進行高溫推阱，激活注入的集電區雜質離子，以在襯底表面內形成集電區，本實施例中的集電區為P型重摻雜區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平。所述集電區雜質離子優選為硼離子。
[0257]在所述集電區表面上形成集電極，所述集電極優選為鋁電極。之后，還可以在所述集電極表面形成集電極鈍化層，以保護集電極金屬。
[0258]所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個，且所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間，優選的，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為2:1。當所述調整柵結構為多個，所述集電極結構為多個時，所述調整柵結構與所述集電極結構間隔設置，且各集電極結構內的集電極之間電連接，優選的，所述集電極為一整層金屬電極，且覆蓋在所述集電區和調整柵鈍化層表面上。[0259]由上述方法所制作的IGBT器件工作時，調整柵結構會被施以一定的電壓，S卩，在器件的開關狀態下，調整柵結構的電壓高于集電區電壓，則在所述調整柵區域上方會形成一層電子富集的區域，即相當于在調整柵區域上方形成一 N型緩沖層，使所述IGBT器件在一定的擊穿電壓下，載流子在襯底內的漂移區厚度更薄，器件的關斷拖尾電流較小，降低了器件在開關狀態下的關斷損耗，同時由于N型緩沖層的存在，所述IGBT器件可以承受較高的擊穿電壓；在器件的導通狀態下，調整柵結構的電壓低于集電區電壓，則在所述調整柵結構區域上方會形成一層空穴富集的區域，增加了集電區寬度和載流子濃度，即增加了集電極的注入效率，降低了器件在導通狀態下的導通損耗。
[0260]可見，本實施例所提供的IGBT器件既降低了關斷損耗又降低了導通損耗，折中關系較現有的IGBT器件有了顯著的改善，提高了 IGBT的器件性能。
[0261]需要說明的是，在本申請中，由于所述溝槽調整柵和平面調整柵之間可以相互替換，所以在上述IGBT器件的制作方法中，不同實施例之間的某些步驟和某些步驟的順序是可以相互替換的，只需要能夠得到本申請所提出的IGBT器件的結構即可，因此，對于上述實施例所述IGBT器件的制作方法的步驟和步驟順序，本申請并不做具體限定，可依據具體的制作設備以及其他各方面的實際情況來完成。此外，本申請所提供的IGBT器件的制作方法并沒有增加新的工藝，只是在原有器件制作工藝基礎上得來的，因此，并不會增加器件的制作難度。
[0262]本實施例僅以N型IGBT器件的制作方法為例，對IGBT器件的結構和制作方法進行說明，如果采用P型襯底，或制備其它類型的IGBT器件，制作步驟和工藝可能會有些許不同，但是只要符合本發明實施例的主體思想，均在本發明實施例的保護范圍之內。
[0263]以上所述實施例，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。
[0264]雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種IGBT器件，其特征在于，包括: 襯底和位于襯底正面的柵極結構和源極結構； 位于所述襯底背面的集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
2.根據權利要求1所述IGBT器件，其特征在于，所述調整柵結構和所述集電極結構均至少為一個。
3.根據權利要求2所述IGBT器件，其特征在于，所述調整柵結構為兩個，所述集電極結構為一個時，所述集電極結構位于兩個調整柵結構之間。
4.根據權利要求1所述IGBT器件，其特征在于，所述集電極結構和調整柵結構的寬度比為1:1。
5.根據權利要求f4任意一項所述IGBT器件，其特征在于，所述集電極結構包括: 深入所述襯底表面內的集電區，該集電區表面與所述襯底背面齊平； 位于所述集電區表面上的集電極。
6.根據權利要求5所述IGBT器件，其特征在于，所述調整柵結構包括: 位于所述襯底表面上的調整柵介質層； 位于所述調整柵介質層表面上的調整柵； 包覆所述調整柵上表面和側壁的調整柵鈍化層。
7.根據權利要求5所述IGBT器件，其特征在于，所述調整柵結構包括: 位于所述襯底表面內的調整柵溝槽； 位于所述調整柵溝槽底部和側壁的調整柵介質層； 位于所述調整柵介質層表面上的溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽； 位于所述溝槽調整柵表面的調整柵鈍化層。
8.—種IGBT器件制作方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 在所述襯底正面形成柵極結構和源極結構； 在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構，其中，所述集電極結構和調整柵結構在所述襯底背面相間分布，且二者之間絕緣。
9.根據權利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括: 在所述襯底背面形成調整柵介質層； 在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層； 對所述調整柵層和調整柵介質層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分襯底； 在所述平面調整柵表面和側壁形成調整柵鈍化層； 以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區表面上形成集電極。
10.根據權利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括: 在所述襯底背面形成調整柵介質層；在所述調整柵介質層表面上形成調整柵層；
在所述調整柵層表面上形成第一調整柵鈍化層； 對所述調整柵層、調整柵介質層和第一調整柵鈍化層進行刻蝕，形成平面調整柵，并露出部分襯底； 在所述平面調整柵側壁形成第二調整柵鈍化層，所述第一調整柵鈍化層和第二調整柵鈍化層構成所述調整柵鈍化層； 以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區表面上形成集電極。
11.根據權利要求8所述方法，其特征在于，在所述襯底背面形成集電極結構和調整柵結構的過程，包括: 在所述襯底背面內形成調整柵溝槽； 在所述述調整柵溝槽底部和側壁形成調整柵介質層； 在所述調整柵介質層表面上形成溝槽調整柵，所述溝槽調整柵填滿所述調整柵溝槽； 在所述溝槽調整柵表面上形成調整柵鈍化層； 以所述調整柵鈍化層為掩膜，形成集電區，所述集電區深入所述襯底表面內，且該集電區表面與所述襯底背面齊平； 在所述集電區表面上形成集電極。
【文檔編號】H01L29/739GK103681817SQ201210333617
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月10日 優先權日:2012年9月10日
【發明者】談景飛, 朱陽軍, 王波, 張文亮, 褚為利 申請人:中國科學院微電子研究所