CN104637996B - Igbt器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种IGBT器件及其制造方法，所述IGBT器件具有空穴通路结构，所述IGBT器件的发射区与所述IGBT器件的发射极金属电极之间串联有发射区镇流电阻。本发明的IGBT器件能够同时改善空穴电流和电子电流，提高常温与高温环境下IGBT器件的抗闩锁能力和短路能力。另外，本发明还提供了该IGBT器件的制造方法。

Description

IGBT器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及IGBT器件，尤其涉及一种具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的IGBT器件及其制造方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种常用的功率器件，其结构是在传统纵向双扩散金属氧化物半导体晶体管(VDMOS)器件底部加入P型区，形成了一种MOS器件和双极器件的复合结构。IGBT具有电压控制、电容输入、输入阻抗大、驱动电流小、控制电路简单、工作温度高、热稳定性好等特点。现阶段IGBT已经成为电力电子设备的主流器件，在开关电源、整流器、逆变器、UPS等领域有着广泛的应用。
IGBT器件发展至今，经历了穿通(PT)型、非穿通(NPT)型和场截止(FS)型等一系列的演变。IGBT器件的栅极也由早期的平面栅结构发展到槽栅结构。其中，PT型IGBT器件是在P型重掺杂衬底上生长外延，形成N型缓冲层和N型漂移区，随后通过一系列光刻、注入、氧化和退火等工艺形成器件的正面结构。NPT型IGBT器件直接在N型衬底上制造正面结构，之后通过背注入的方法在衬底底部形成较薄的P型集电区。FS型IGBT器件的P型集电区也由背注入形成，与NPT型IGBT器件的区别在于，其P型集电区之上还存在N型场截止区。
随着制造工艺的发展，IGBT芯片尺寸不断缩小，单位面积的元胞数目增加，导致单位面积的电流密度增加，影响到器件的抗闩锁能力和短路能力。
其中，闩锁现象是IGBT使用过程一种常见的失效现象，器件内部存在由N型漂移区、P阱和N型发射区形成寄生NPN型晶体管，该寄生NPN型晶体管在应用环境下可能开启导致器件进入闩锁状态。闩锁状态表现为，集电极电压达到引起闩锁的触发电压后，N型发射区底部的空穴电流密度达到一定程度，形成较高电势，引起寄生NPN型晶体管内部作为基区的P阱和N型发射区形成的二极管导通，寄生晶体管开启而发生闩锁，使得IGBT栅极无法关断电流，最终导致器件烧毁。
IGBT器件的短路能力为器件工作在高电压情况时，栅极和源极两端突然施加较大的开启电压，产生很大的集电极电流，如果不能有效散热，会造成IGBT失效。在工作电压确定的情况下，IGBT器件的短路能力与器件的饱和电流有关，饱和电流较小时，器件短路瞬间功率越小，产生的热量越少，器件越能够有效进行散热，短路能力越强。
IGBT器件的元胞采用空穴通路结构将能够有效提高IGBT器件的抗闩锁能力。空穴通路结构起分流空穴电流的作用，此结构IGBT器件只有栅极的一侧存在N型发射区，大部分空穴电流直接由P阱流入，经过高浓度的P型注入区，最后从发射极电极流出，不会引起器件内部寄生NPN型晶体管开启。只有少部分空穴电流从N型发射区下方流过，减小了N型发射区下方空穴电流密度，寄生NPN型晶体管内部P阱和N型发射区形成的二极管不容易开启，从而增加寄生NPN型晶体管开启难度，从而提高了器件抗闩锁能力。该结构允许IGBT器件的集电极流过更多空穴电流。但是，由于二极管开启电压具有负温系数，随着器件温度的升高，抗闩锁能力将逐渐减弱。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种IGBT器件及其制造方法，能够同时改善空穴电流和电子电流，提高常温与高温环境下IGBT器件的抗闩锁能力和短路能力。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种IGBT器件，所述IGBT器件具有空穴通路结构，所述IGBT器件的发射区与所述IGBT器件的发射极金属电极之间串联有发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述发射区镇流电阻具有正温度系数。
根据本发明的一个实施例，所述发射区镇流电阻包括N型电阻区，该N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
根据本发明的一个实施例，所述发射区和N型电阻区在同一离子注入工艺中形成。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件的版图平面具有相互垂直的X方向和Y方向，所述IGBT器件包括：
多个栅极，在版图平面内沿Y方向延伸；
所述发射区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间；
N型电阻区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间；
其中，在X方向上，所述发射区位于相邻栅极之间靠近其中一个栅极的一侧，相邻栅极之间靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；在Y方向上，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为PT型平面栅IGBT器件，所述IGBT器件包括：
P型集电区；
N型缓冲层，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型缓冲层上；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为NPT型平面栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型漂移区，位于所述P型集电区的正面；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为FS型平面栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型场截止区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型场截止区上；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为PT型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型缓冲区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型缓冲区上；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为NPT型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型漂移区，位于所述P型集电区的正面；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为FS型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型场截止区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型场截止区的正面；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件还包括：P型注入区，位于所述P阱内，所述P型注入区包围所述N型电阻区并包围所述发射区的一部分。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件还包括：集电区底部金属电极，位于所述P型集电区的背面，与所述P型集电区电接触。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件还包括：介质层，覆盖所述栅极和N型漂移层，所述通孔形成于所述介质层中。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种IGBT器件的制造方法，所述IGBT器件具有空穴通路结构，所述方法包括：形成发射区镇流电阻，所述发射区镇流电阻串联在所述IGBT器件的发射区与所述IGBT器件的发射极金属电极之间。
根据本发明的一个实施例，所述发射区镇流电阻具有正温度系数。
根据本发明的一个实施例，形成发射区镇流电阻包括：采用离子注入工艺形成N型电阻区，该N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
根据本发明的一个实施例，采用同一离子注入工艺形成所述发射区和N型电阻区。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件的版图平面具有相互垂直的X方向和Y方向，所述IGBT器件包括：
多个栅极，在版图平面内沿Y方向延伸；
所述发射区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间；
N型电阻区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间；
其中，在X方向上，所述发射区位于相邻栅极之间靠近其中一个栅极的一侧，相邻栅极之间靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；在Y方向上，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为PT型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供P型衬底，所述P型衬底作为所述IGBT器件的P型集电区；
在所述P型集电区的正面上依次生长N型缓冲层和N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为NPT型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，所述N型衬底作为所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为FS型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，在所述N型衬底的正面生长所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区，所述P型集电区与所述N型漂移区之间保留的N型衬底作为所述IGBT器件的N型场截止区。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为PT型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供P型衬底，所述P型衬底作为所述IGBT器件的P型集电区；
在所述P型集电区的正面上依次生长N型缓冲层和N型漂移区；
在所述N型漂移区中形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为NPT型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，所述N型衬底作为所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区的正面形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区。
根据本发明的一个实施例，所述IGBT器件为FS型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，在所述N型衬底的正面生长N型漂移区；
在所述N型漂移区的正面形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区，所述P型集电区与所述N型漂移区之间保留的N型衬底作为所述IGBT器件的N型场截止区。
根据本发明的一个实施例，在形成所述发射区和N型电阻区之前，所述方法还包括：在所述P阱内形成P型注入区，所述P型注入区包围所述N型电阻区并包围所述发射区的一部分。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在所述P型集电区的背面形成集电区底部金属电极，所述集电区底部金属电极与所述P型集电区电接触。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的IGBT器件在传统的空穴通路结构基础上，IGBT器件的发射区与发射极金属电极之间串联有发射区镇流电阻，该发射区镇流电阻优选为具有正温度系数。寄生NPN型晶体管中由P阱和N型发射区形成的二极管的开启电压随温度升高而降低，采用正温度系数的发射区镇流电阻可以对此进行补偿，避免二极管的过早开启，从而提高IGBT器件的抗闩锁能力。
附图说明
图1是根据本发明实施例的IGBT器件的元胞版图结构示意图；
图2是该IGBT器件为平面栅结构的PT型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图3是该IGBT器件为平面栅结构的NPT型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图4是该IGBT器件为平面栅结构的FS型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图5是该IGBT器件为槽栅结构的PT型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图6是该IGBT器件为槽栅结构的NT型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图7是该IGBT器件为槽栅结构的FS型IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面结构示意图；
图8是根据本发明实施例的IGBT器件的等效电路图；
图9是根据本发明实施例的IGBT器件在发生闩锁过程中的集电极电压-电流特性曲线；
图10是根据本发明实施例的IGBT器件的发射极镇流电阻的长宽比与触发电压、饱和压降之间关系的仿真曲线；
图11是根据本发明实施例的IGBT器件的发射极镇流电阻与空穴通路的长度比例与触发电压、饱和压降之间关系的仿真曲线。
具体实施方式
本发明在具有空穴通路结构的IGBT器件中增加了发射区镇流电阻，该发射区镇流电阻串联在IGBT器件的发射区和发射极金属电极之间。优选地，该发射区镇流电阻具有正温度系数，例如可以是一N型电阻区，这样，在温度升高时，可以对寄生NPN型晶体管中由P阱和N型发射区形成的二极管负温系数的开启电压进行补偿，避免二极管过早开启，从而提高IGBT器件的抗闩锁能力。
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参考图1，图1示出了本实施例IGBT器件的元胞版图，更具体而言，图1是元胞版图的平面俯视图，该版图平面具有相互垂直的X方向和Y方向。
进一步而言，该IGBT器件的版图包括：栅极图形101、N型注入区图形102、通孔图形103以及P型注入区图形104。
其中，栅极图形101沿Y方向延伸。N型注入区图形102位于相邻的栅极图形101之间，N型注入区图形102也沿Y方向延伸。通孔图形103与N型注入区图形102的一部分重叠。P型注入区图形104位于相邻的栅极图形101之间，P型注入区图形104也沿Y方向延伸。
进一步而言，N型注入区图形102包括发射区图形102a和N型电阻区图形102b，换言之，利用N型注入区图形102，可以在同一离子注入工艺中同时形成发射区和N型电阻区。其中，发射区图形102a和N型电阻区图形102b的延伸方向与N型注入区图形102相同，都沿Y方向延伸。
在X方向上，在相邻两个栅极图形101之间的区域内，发射区图形102a位于靠近其中一个栅极图形101的一侧，靠近另一个栅极图形101的一侧并未形成有发射区图形102a以留作空穴通路的一部分。在Y方向上，N型电阻区图形102b的一端与发射区图形102a连通，另一端与通孔图形103相接，从而使得N型电阻区图形102b的另一端与发射极金属电极电接触。
图1中，N型电阻区图形102b的长度记为a，宽度记为b；空穴通路的长度记为c。其中，长度指的是Y方向的距离，宽度指的是X方向的距离。
图1所示的版图结构可以适用于多种类型的IGBT器件，包括但不限于：PT型平面栅IGBT；NPT型平面栅IGBT；FS型平面栅IGBT；PT型槽栅IGBT；NPT型槽栅IGBT；FS型槽栅IGBT。
参考图2，当IGBT器件为PT型平面栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图2所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极201、P型集电区202、N型缓冲层203、N型漂移区204、P阱205、P型注入区206、N型发射区207a、N型电阻区207b、栅极介质层208、通孔209、栅极210、介质层211和发射极金属电极212。
其中，栅极210对应于图1中的栅极图形101，N型发射区207a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区207b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔209对应于图1中的通孔图形103，P型注入区206对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型缓冲层203位于P型集电区202的正面，集电区底部金属电极201位于P型集电区202的背面。集电区底部金属电极201可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区202可以由重掺杂的P型衬底形成。
N型漂移区204位于N型缓冲层203上。
栅介质层208位于N型漂移区204上，栅介质层208例如可以是氧化层。栅极210位于栅介质层208上，栅极210例如可以是多晶硅栅极。
P阱205位于相邻栅极210之间的N型漂移区204内。P型注入区206位于P阱205内。
发射区207a位于P阱205内靠近其中一侧栅极210的区域，P阱205内靠近另一侧栅极210的区域留作空穴通路的一部分。发射区207a的一部分被P型注入区206包围。
N型电阻区207b位于P阱205内，其一端与发射区207a连通，另一端经由通孔209与发射极金属电极212电接触，N型电阻区207b作为串联在发射极金属电极212与发射区207a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区207b被P型注入区206包围。
介质层211覆盖栅极210和N型漂移层204，通孔209开设在介质层211内。介质层211可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。发射极金属电极212可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
作为一个优选的实施例，发射区207a可以和N型电阻区207b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区207a和N型电阻区207b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图2所示的具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的PT型平面栅结构的IGBT器件的制造方法可以包括如下步骤：
步骤一，提供P型掺杂的衬底，该衬底作为P型集电区202。例如，该衬底可以是〈100〉晶向的P型重掺杂衬底；之后，在P型集电区202上依次生长N型缓冲层203和N型漂移区204；
步骤二，在N型漂移区204上形成栅介质层208、栅极210、P阱205和P型注入区206；
步骤三，在P阱205区中，利用光刻版进行图形选择，通过一次N型离子注入工艺，在P阱205的不同区域内同时形成发射区207a和N型电阻区207b，其中，在相邻栅极210之间，发射区207a位于P阱205内靠近其中一个栅极210的一侧，P阱205内靠近另一个栅极210的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区207b的一端与发射区207a连通；
步骤四，在N型漂移区204的正面形成介质层211、通孔209和发射极金属电极212；
步骤五，进行背面金属层淀积，在P型集电区202的背面形成集电区底部金属电极201。
上述制造方法中，步骤一可以包括：提供直拉单晶法的重掺杂P型<100>晶向的衬底202，衬底202的电阻率为0.005～0.008Ω·cm；生长N型缓冲层203和N型漂移区204前，可以使用1：10～1：20的HF酸进行清洗，然后生长厚度为5.0～10.0um、电阻率为0.5～1Ω·cm的N型缓冲层203；再继续在N型缓冲层203上生长厚度为30.0～100.0um、电阻率为20.0～80.0Ω·cm的N型漂移区204，作为IGBT器件的元胞的主要形成区域。
上述步骤二可以包括：在N型漂移区204中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等方法逐步形成IGBT分压环、栅介质层208、栅极210、P阱205和P型注入区206。
上述步骤三可以包括：在P阱205中，利用光刻版进行图形选择，然后进行N型离子注入，注入的离子可以是磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选，之后可以进行退火，退火可以在N2环境下完成，退火温度可以为850℃～1000℃，退火时间可以为0.5～2小时，从而形成N型的发射区207a和N型电阻区207b。
上述步骤四可以包括：在N型漂移区204的正面形成介质层21、通孔208、发射极金属电极212、钝化保护层和压点窗口，其形成方法可以是本领域已公开或已知的任意方法。
上述步骤五可以包括：在衬底202的背面进行背面金属层淀积，以形成集电区底部金属电极201，该金属层可采用本领域已公开或已知的任意材料和结构。
参考图3，当IGBT器件为NPT型平面栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图3所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极301、P型集电区302、N型漂移区304、P阱305、P型注入区306、N型发射区307a、N型电阻区307b、栅极介质层308、通孔309、栅极310、介质层311和发射极金属电极312。
其中，栅极310对应于图1中的栅极图形101，N型发射区307a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区307b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔309对应于图1中的通孔图形103，P型注入区306对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型漂移区304位于P型集电区302的正面，集电区底部金属电极301位于P型集电区302的背面。集电区底部金属电极301可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区302由背面P型注入和退火后形成。
栅介质层308位于N型漂移区304上，栅介质层308例如可以是氧化层。栅极310位于栅介质层308上，栅极310例如可以是多晶硅栅极。
P阱305位于相邻栅极310之间的N型漂移区304内。P型注入区306位于P阱305内。
发射区307a位于P阱305内靠近其中一侧栅极310的区域，P阱305内靠近另一侧栅极310的区域留作空穴通路的一部分。发射区307a的一部分被P型注入区306包围。
N型电阻区307b位于P阱305内，其一端与发射区307a连通，另一端经由通孔309与发射极金属电极312电接触，N型电阻区307b作为串联在发射极金属电极312与发射区307a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区307b被P型注入区306包围。发射极金属电极312可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
介质层311覆盖栅极310和N型漂移层304，通孔309开设在介质层311内。介质层311可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。
作为一个优选的实施例，发射区307a可以和N型电阻区307b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区307a和N型电阻区307b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图3所示的具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的NPT型平面栅结构IGBT器件的制造方法可以包括如下步骤：
步骤一，提供N型衬底，该N型衬底作为IGBT器件的N型漂移区304，该N型衬底可以是直拉单晶法的N型〈100〉晶向的衬底，之后在N型漂移区304的正面形成栅介质层308、栅极310、P阱305和P型注入区306；
步骤二，在P阱305区中利用光刻版进行图形选择，采用一次N型离子注入，在P阱305内的不同区域同时形成N型的发射区307a和N型电阻区307b，其中，在相邻栅极310之间，发射区307a位于P阱305内靠近其中一个栅极310的一侧，P阱305内靠近另一个栅极310的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区307b的一端与发射区307a连通；
步骤三，在器件正面形成介质层311、通孔309和发射极金属电极312；
步骤四，对N型衬底的背面进行减薄，至所需厚度，减薄后，在N型衬底的背面进行P型离子注入，以形成P型集电区302；
步骤五，进行背面金属层淀积，以形成集电区底部金属电极301。
上述制造方法中，步骤一可以包括：提供直拉单晶法的N型<100>晶向的衬底作为N型漂移区304，该衬底的电阻率可以为20～80Ω·cm；在N型漂移区304中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等方法逐步形成IGBT分压环、栅介质层308、栅极310、P阱305和P型注入区306。
上述步骤二可以包括：在P阱305中，利用光刻版进行图形选择，然后进行N型离子注入，注入的离子可以为磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选；之后进行退火，退火可以在N2环境下进行，退火温度为850℃～1000℃，退火时间为0.5～2小时，从而形成N型的发射区307a和N型电阻区307b。
上述步骤可以包括：在器件的正面形成介质层311、通孔308和发射极金属电极312、钝化保护层和压点窗口，这些结构可以采用本领域已公开或已知的任意方法来形成。
上述步骤四可以包括：对衬底的背面进行减薄，至所需厚度，以1200V规格的IGBT器件为例，衬底厚度可减薄至180～240um之间；然后对衬底的背面进行P型离子注入，注入离子可以为硼，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E13～2E15之间可选，再在500℃以及N2环境下退火0.5～2小时，形成P型集电区302。
上述步骤五可以包括：在衬底的背面进行背面金属层淀积，该金属层可采用本领域已公开或已知的任意材料和结构，以形成集电区底部金属电极301。
参考图4，当IGBT器件为FS型平面栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图4所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极401、P型集电区402、N型场截止区403、N型漂移区404、P阱405、P型注入区406、N型发射区407a、N型电阻区407b、栅极介质层408、通孔409、栅极410、介质层411和发射极金属电极412。
其中，栅极410对应于图1中的栅极图形101，N型发射区407a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区407b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔409对应于图1中的通孔图形103，P型注入区406对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型场截止区403位于P型集电区402的正面，集电区底部金属电极401位于P型集电区402的背面。集电区底部金属电极401可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区402由背面P型注入和退火后形成。
N型漂移区404位于N型场截止区403上。
栅介质层408位于N型漂移区404上，栅介质层408例如可以是氧化层。栅极410位于栅介质层408上，栅极410例如可以是多晶硅栅极。
P阱405位于相邻栅极410之间的N型漂移区404内。P型注入区406位于P阱405内。
发射区407a位于P阱405内靠近其中一侧栅极410的区域，P阱405内靠近另一侧栅极410的区域留作空穴通路的一部分。发射区407a的一部分被P型注入区406包围。
N型电阻区407b位于P阱405内，其一端与发射区407a连通，另一端经由通孔409与发射极金属电极412电接触，N型电阻区407b作为串联在发射极金属电极412与发射区407a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区407b被P型注入区406包围。发射极金属电极412可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
介质层411覆盖栅极410和N型漂移层404，通孔409开设在介质层411内。介质层411可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。
作为一个优选的实施例，发射区407a可以和N型电阻区407b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区407a和N型电阻区407b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图4所示的具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的FS型平面栅结构IGBT器件制造方法，包括：
步骤一，在N型衬底的正面生长N型漂移区404，该N型衬底可以是直拉单晶法的N型〈100〉晶向的衬底；
步骤二，在N型漂移区404的正面形成栅介质层408、栅极410、P阱405和P型注入区406；
步骤三，在P阱405中，利用光刻版进行图形选择，通过一次N型离子注入，在P阱405的不同区域同时形成N型发射区407a和N型电阻区407b，其中，在相邻栅极410之间，发射区407a位于P阱405内靠近其中一个栅极410的一侧，P阱405内靠近另一个栅极410的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区407b的一端与发射区407a连通；
步骤四，在器件的正面形成介质层411、通孔409和发射极金属电极412；
步骤五，对衬底的背面进行减薄，至所需厚度，对减薄后的衬底背面进行P型离子注入，以形成P型集电区402；
步骤六，在P型集电区402的背面进行背面金属层淀积，以形成集电区底部金属电极401。
上述制造方法中，上述步骤一可以包括：选择直拉单晶法的N型<100>晶向的衬底，衬底的电阻率可以为1～10Ω·cm，生长N型漂移区404之前，可以使用1：10～1：20的HF酸进行清洗，之后，在衬底的正面生长厚度为30.0～100.0um、电阻率为20.0～80.0Ω·cm的N型漂移区404，作为IGBT器件的元胞的主要形成区域。
上述步骤二可以包括：在N型漂移区404中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等手段逐步形成IGBT分压环、栅介质层408、栅极410、P阱405和P型注入区406。
上述步骤三可以包括：在P阱405中，利用光刻版进行图形选择，然后进行N型离子注入，注入的离子可以为磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选，之后进行退火，退火可以在N2环境下完成，退火温度可以为850℃～1000℃，退火时间可以为0.5～2小时，从而形成N型发射区407a和N型电阻区407b。
上述步骤四可以包括：在器件的正面形成介质层411、通孔408和发射极金属电极412、钝化保护层和压点窗口，这些结构可采用本领域已公开或已知的任意方法来形成。
上述步骤五可以包括：对衬底的背面进行减薄，至所需厚度，以1200V规格的IGBT器件为例，衬底厚度可减薄至100～200um之间，然后对背面进行P型离子注入，注入离子可以为硼，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E13～2E15之间可选，再在500℃以及N2环境下退火0.5～2小时，形成P型集电区402，离子注入后，剩余的衬底可以作为场截止层403。
上述步骤六可以包括：在衬底背面进行背面金属层淀积，该金属层可采用在领域已公开或已知的任意材料和结构，以形成集电区底部金属电极401。
参考图5，当IGBT器件为PT型槽栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图5所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极501、P型集电区502、N型缓冲层503、N型漂移区504、P阱505、P型注入区506、N型发射区507a、N型电阻区507b、栅极介质层508、通孔509、栅极510、介质层511和发射极金属电极512。
其中，栅极510对应于图1中的栅极图形101，N型发射区507a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区507b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔509对应于图1中的通孔图形103，P型注入区506对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型缓冲层503位于P型集电区502的正面，集电区底部金属电极501位于P型集电区502的背面。集电区底部金属电极501可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区502由重掺杂的P型衬底形成。
N型漂移区504位于N型缓冲层503上。
N型漂移区504的正面形成有多个沟槽，栅介质层508位于沟槽内并覆盖沟槽的底部和侧壁，栅介质层508例如可以是氧化层。栅极510填充在沟槽内且位于栅介质层508上，栅极510例如可以是多晶硅栅极。
P阱505位于相邻栅极510之间的N型漂移区504内。P型注入区506位于P阱505内。
发射区507a位于P阱505内靠近其中一侧栅极510的区域，P阱505内靠近另一侧栅极510的区域留作空穴通路的一部分。发射区507a的一部分被P型注入区506包围。
N型电阻区507b位于P阱505内，其一端与发射区507a连通，另一端经由通孔509与发射极金属电极512电接触，N型电阻区507b作为串联在发射极金属电极512与发射区507a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区507b被P型注入区506包围。发射极金属电极512可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
介质层511覆盖栅极510和N型漂移层504，通孔509开设在介质层511内。介质层511可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。
作为一个优选的实施例，发射区507a可以和N型电阻区507b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区507a和N型电阻区507b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图5所示的具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的PT型槽栅结构的IGBT器件制造方法可以包括如下步骤：
步骤一，提供P型衬底，该P型衬底作为P型集电区502，并在P型集电区502的正面生长N型缓冲层503和N型漂移区504，其中，该衬底可以是P型重掺杂〈100〉晶向的衬底；
步骤二，在N型漂移区504中形成栅介质层508、栅极510、P阱505和P型注入区506；
步骤三，在P阱505中利用光刻版进行图形选择，通过一次N型离子注入，在P阱505的不同区域同时形成N型发射区507a和N型电阻区507b，其中，在相邻栅极510之间，发射区507a位于P阱505内靠近其中一个栅极510的一侧，P阱505内靠近另一个栅极510的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区507b的一端与发射区507a连通；
步骤四，在器件的正面形成介质层511、通孔509和发射极金属电极512；
步骤五，在P型集电区502的背面进行背面金属层淀积，以形成集电区底部金属电极501；
上述制造方法中，步骤可以包括：选择直拉单晶法的重掺杂P型<100>晶向的衬底502，衬底502的电阻率可以为0.005～0.008Ω·cm；生长N型缓冲层503和N型漂移区504前，可以用1：10～1：20的HF酸进行清洗，然后生长厚度为5.0～10.0um，电阻率为0.5～1Ω·cm的N型缓冲层503；再继续在N型缓冲层503上生长厚度为30.0～100.0um、电阻率为20.0～80.0Ω·cm的N型漂移区504，作为IGBT的元胞主要形成区域。
上述步骤二可以包括：在N型漂移区504中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等手段逐步形成IGBT分压环、栅介质层508、栅极510、P阱505和P型注入区506。其中，栅极510以槽栅方式实现，可以在N型漂移区504的正面形成沟槽，再在沟槽中形成栅介质层508和栅极510，该沟槽的深度可以为3～8um。
上述步骤三可以包括：在P阱505中，利用光刻版进行图形选择，之后进行N型离子注入，注入的杂质可以为磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选；之后进行退火，退火可以在N2环境下进行，退火温度可以为850℃～1000℃，退火时间可以为0.5～2小时，从而形成N型发射区507a和N型电阻区507b。
步骤四可以包括：在器件的正面形成介质层511、通孔508和发射极金属电极512、钝化保护层和压点窗口，上述结构可采用本领域已公开或已知的任意方法来形成。
上述步骤五可以包括：对衬底背面进行背面金属层淀积，该金属层可采用本领域已公开或已知的任意材料和结构，从而形成集电区底部金属电极501。
参考图6，当IGBT器件为NPT型槽栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图6所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极601、P型集电区602、N型漂移区604、P阱605、P型注入区606、N型发射区607a、N型电阻区607b、栅极介质层608、通孔609、栅极610、介质层611和发射极金属电极612。
其中，栅极610对应于图1中的栅极图形101，N型发射区607a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区607b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔609对应于图1中的通孔图形103，P型注入区606对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型漂移区604位于P型集电区602的正面，集电区底部金属电极601位于P型集电区602的背面。集电区底部金属电极601可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区602由背面P型注入和退火后形成。
N型漂移区604的正面形成有多个沟槽，栅介质层608位于沟槽内并覆盖沟槽的底部和侧面，栅介质层608例如可以是氧化层。栅极610填充在沟槽内且位于栅介质层608上，栅极610例如可以是多晶硅栅极。
P阱605位于相邻栅极610之间的N型漂移区604内。P型注入区606位于P阱605内。
发射区607a位于P阱605内靠近其中一侧栅极610的区域，P阱605内靠近另一侧栅极610的区域留作空穴通路的一部分。发射区607a的一部分被P型注入区606包围。
N型电阻区607b位于P阱605内，其一端与发射区607a连通，另一端经由通孔609与发射极金属电极612电接触，N型电阻区607b作为串联在发射极金属电极612与发射区607a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区607b被P型注入区606包围。发射极金属电极612可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
介质层611覆盖栅极610和N型漂移层604，通孔609开设在介质层611内。介质层611可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。
作为一个优选的实施例，发射区607a可以和N型电阻区607b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区607a和N型电阻区607b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图6所示的空穴通路结构和发射极镇流电阻的NPT型槽栅结构IGBT器件的制造方法可以包括如下步骤：
步骤一，提供N型衬底，该衬底作为N型漂移区304，之后在N型漂移区304的正面形成栅介质层608、栅极610、P阱605和P型注入区606，该衬底可以是直拉单晶法的N型〈100〉晶向的衬底；
步骤二，在P阱605区中利用光刻版进行图形选择，通过一次N型注入，在P阱605中的不同区域同时形成N型发射区607a和N型电阻区607b，其中，在相邻栅极610之间，发射区607a位于P阱605内靠近其中一个栅极610的一侧，P阱605内靠近另一个栅极610的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区607b的一端与发射区607a连通；
步骤三，在器件的正面制作介质层611、通孔609和发射极金属电极612；
步骤四，对衬底的背面进行减薄，至所需厚度，对减薄后的衬底背面进行P型离子注入，以形成P型集电区602；
步骤五，对P型集电区602的背面进行背面金属层淀积，以形成集电区底部金属电极601。
上述制造方法中，步骤一可以包括：选择直拉单晶法的N型<100>晶向的衬底作为N型漂移区604，衬底的电阻率可以为20～80Ω·cm，在N型漂移区604中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等手段逐步形成IGBT分压环、栅介质层608、栅极610、P阱605和P型注入区606，其中，栅极610以槽栅方式实现，可以在N型漂移区604的正面形成沟槽，再在沟槽中形成栅介质层608和栅极610，沟槽的深度可以为3～8um。
上述步骤二可以包括：在P阱605中，利用光刻版进行图形选择，然后进行N型离子注入，注入的离子可以为磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选；之后进行退火，退火可以在N2环境下进行，退火温度可以为850℃～1000℃，退火时间可以为0.5～2小时，以形成N型的发射区607a和N型电阻区607b。
上述步骤三可以包括：在器件的正面形成介质层611、通孔608和发射极金属电极612及钝化保护层和压点窗口，上述结构可采用本领域已公开或已知的任意方法形成。
上述步骤四可以包括：对衬底的背面进行减薄至所需厚度，以1200V规格的IGBT器件为例，衬底厚度可减薄至180～240um之间，然后对衬底背面进行P型离子注入，注入离子可以为硼，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E13～2E15之间可选，再在500℃以及N2环境下退火0.5～2小时，形成P型集电区602。
上述步骤五可以包括：对衬底背面进行背面金属层淀积，该金属层可采用本领域已公开或已知的任意材料和结构，以形成集电区底部金属电极601。
参考图7，当IGBT器件为FS型槽栅IGBT器件时，图1沿AA’方向的剖面图如图7所示。该IGBT器件可以包括：集电区底部金属电极701、P型集电区702、N型场截止区703、N型漂移区704、P阱705、P型注入区706、N型发射区707a、N型电阻区707b、栅极介质层708、通孔709、栅极710、介质层711和发射极金属电极712。
其中，栅极710对应于图1中的栅极图形101，N型发射区707a对应于图1中的发射区图形102a，N型电阻区707b对应于图1中的N型电阻区图形102b，通孔709对应于图1中的通孔图形103，P型注入区706对应于图1中的P型注入区图形104。
更进一步而言，N型场截止区703位于P型集电区702的正面，集电区底部金属电极701位于P型集电区702的背面。集电区底部金属电极701可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。
N型漂移区704位于N型场截止区703上。
N型漂移区704的正面形成有多个沟槽，栅介质层708位于沟槽内并覆盖沟槽的底部和侧壁，栅介质层708例如可以是氧化层。栅极710填充在沟槽内且位于栅介质层708上，栅极710例如可以是多晶硅栅极。
P阱705位于相邻栅极710之间的N型漂移区704内。P型注入区706位于P阱705内。
发射区707a位于P阱705内靠近其中一侧栅极710的区域，P阱705内靠近另一侧栅极710的区域留作空穴通路的一部分。发射区707a的一部分被P型注入区706包围。
N型电阻区707b位于P阱705内，其一端与发射区707a连通，另一端经由通孔709与发射极金属电极712电接触，N型电阻区707b作为串联在发射极金属电极712与发射区707a之间的发射区镇流电阻。N型电阻区707b被P型注入区706包围。发射极金属电极712可以是各种适合做电极的金属材料、合金材料等。P型集电区702由背面P型注入和退火后形成。
介质层711覆盖栅极710和N型漂移层704，通孔709开设在介质层711内。介质层711可以是各种适当的绝缘材料，例如PSG。
作为一个优选的实施例，发射区707a可以和N型电阻区707b在同一离子注入工艺中形成，也即发射区707a和N型电阻区707b包含在图1所示的N型注入区图形102内。
图7所示的具有空穴通路结构和发射极镇流电阻的FS型槽栅结构IGBT器件的制造方法可以包括如下步骤：
步骤一，提供N型衬底，在该N型衬底的正面生长N型漂移区704，该衬底可以是直拉单晶法的N型〈100〉晶向的衬底；
步骤二，在N型漂移区704的正面形成栅介质层708、栅极710、P阱705和P型注入区706；
步骤三，在P阱705中利用光刻版进行图形选择，通过一次N型离子注入，在P阱705的不同区域同时形成N型发射区707a和N型电阻区707b，其中，在相邻栅极710之间，发射区707a位于P阱705内靠近其中一个栅极710的一侧，P阱705内靠近另一个栅极710的一侧留作空穴通路的一部分，N型电阻区707b的一端与发射区707a连通；
步骤四，在器件正面制作介质层711、通孔709和发射极金属电极712；
步骤五，对衬底的背面进行减薄，至所需厚度，在减薄后的衬底背面进行P型离子注入，以形成P型集电区702；
步骤六，在P型集电区702的背面进行背面金属层淀积、以形成集电区底部金属电极701。
上述制造方法中，步骤一可以包括：提供直拉单晶法的N型<100>晶向的衬底，衬底的电阻率可以为1～10Ω·cm，生长N型漂移区704之前，可以使用1：10～1：20的HF酸进行清洗，之后，在衬底的正面生长厚度为30.0～100.0um、电阻率为20.0～80.0Ω·cm的N型漂移区704，作为IGBT器件的元胞的主要形成区域。
上述步骤二可以包括：在N型漂移区704中，通过光刻、注入、氧化、刻蚀和扩散等手段逐步形成IGBT分压环、栅介质层708、栅极710、P阱705和P型注入区706。栅极710以槽栅方式实现，可以在N型漂移区704的正面形成沟槽，再在沟槽中形成栅介质层608和栅极710，沟槽的深度可以为3～8um。
上述步骤三可以包括：在P阱705中，利用光刻版进行图形选择，然后进行N型离子注入，注入的离子可以为磷或砷，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E14～4E15之间可选，之后可以在N2环境下进行退火，退火温度可以为850℃～1000℃，退火时间可以为0.5～2小时，从而形成N型发射区707a和N型电阻区707b。
上述步骤四可以包括：在器件的正面形成介质层711、通孔708和发射极金属电极412及钝化保护层和压点窗口，上述结构可采用本领域已公开或已知的任意方法来形成。
上述步骤五可以包括：对已形成正面结构的衬底背面进行减薄，至所需厚度，以1200V规格的IGBT器件为例，衬底厚度可减薄至100～200um之间；然后对背面进行P型离子注入，注入离子可以为硼，注入能量可以为60～120KeV，剂量在5E13～2E15之间可选，再在500℃以及N2环境下退火0.5～2小时，从而形成P型集电区702。在进行P型离子注入之后，剩余的衬底作为场截止层703。
上述步骤六可以包括：对P型集电区702的背面进行背面金属层淀积，该金属层可采用本领域已公开或已知的任意材料和结构，从而形成集电区底部金属电极701。
本实施例的IGBT器件兼容空穴通路结构和发射极镇流电阻，其中，空穴通路结构能够提高器件抗闩锁能力，发射极镇流电阻能够提高常温与高温下器件的抗闩锁能力和短路能力。下面对其内部机理进行说明。
关于空穴通路结构，以图2所示器件为例，在相邻的两个栅极210之间，只有一侧栅极210附近形成发射区207a，另一侧栅极210附近没有形成发射区，主要包括P阱205和P型注入区206，这部分区域形成空穴通路。大部分空穴电流从P阱205流入，从P型注入区206流出，没有经过由P阱205和N型的发射区207a形成的PN结，只有少部分空穴电流经过发射区207a下方，减小了发射区207a下方的空穴电流密度，使得寄生晶体管内部由P阱205和发射区207a形成的二极管不容易开启，从而增加晶体管的开启难度，提高了器件的抗闩锁能力。在允许流经发射区207a底部的空穴电流密度相等的情况下，具有空穴通路结构的IGBT器件能通过更多集电极空穴电流。
关于发射极镇流电阻，N型电阻区207b形成发射极镇流电阻，串联在发射区207a和发射极金属电极212之间。IGBT器件中，MOS部分的电子电流通过发射极镇流电阻流入发射极金属电极212。当电子电流增加时，发射极镇流电阻上的电位提高，栅极210和发射区207a构成的源极电位差减小，限制了电子电流增加，与无发射极镇流电阻的器件相比，其饱和电流减小，从而提高了器件短路能力。同时，与发射极镇流电阻相连的发射区207a的电位提高，导致由P阱205和发射区207a形成的二极管的开启电压提高，需要更大的空穴电流才能开启，从而使器件抗闩锁能力提高。
发射区207a和N型电阻区207b为N型掺杂，例如可以由高浓度注入的磷或砷退火后形成，随着温度上升，内部晶格振动加剧,引起载流子散射加剧，迁移率下降，导致发射极镇流电阻的电阻值升高，因此具有正温度系数。当温度上升时，由于发射极镇流电阻的正温度系数特性，串联在P阱205和发射区207a形成的二极管上的发射极镇流电阻的电势增加，弥补了二极管开启电压负温度系数的缺点，避免器件寄生晶体管在较高温度下过早开启，有效改善高温下器件抗闩锁能力。
进而参考图8，图8示出了图2所示的IGBT器件的等效电路图，其中，晶体管80为N型漂移区204、P阱205和发射区207a形成的寄生NPN型晶体管。电阻Rp是发射区207a下方的等效电阻，为了避免NPN型晶体管80内的P阱和N型发射区形成的二极管导通过早开启，形成有高浓度的P型注入区206以减小电阻Rp。而前述空穴通路的作用是将原本要流入电阻Rp的空穴电流中的大部分经由空穴通路流走，以减小电阻Rp的电流密度。电阻R1为发射极镇流电阻。晶体管80内的PN结在高温情况下开启电压会降低，由于发射极镇流电阻R1具有正温度系数，因而可以进行有效补偿，避免晶体管80过早开启。
上述原理虽然是以图2为例进行说明的，但是对于图3至图7中所示的器件也是适用的。
参考图9，图9为IGBT器件随集电极电压增大发生闩锁过程中的电压电流特性曲线。当IGBT器件的集电极电压达到触发电压时，流经发射区底部空穴电流在发射区底部的P阱区域形成较高电势，导致寄生NPN型晶体管内由P阱和发射区形成的二极管开启，器件内部寄生NPN型晶体管开启而发生闩锁，栅极失去对电流控制，电流迅速增大，直至器件损坏。而本实施例的IGBT器件可以显著提高器件的抗闩锁能力。
结合图1和图10，图10为N型电阻区102b(也即发射极镇流电阻)的长宽比a/b与触发电压、饱和压降的关系仿真结果。仿真结果显示，随着发射区镇流电阻的长宽比a/b增大，发射区镇流电阻增大，IGBT器件的闩锁触发电压提高，器件抗闩锁能力增加，同时引起IGBT器件的饱和压降增加。
结合图1和图11，图11为N型电阻区102b(也即发射极镇流电阻)与空穴通路的长度比例a/c与触发电压、饱和压降的关系仿真结果。仿真结果显示，随着发射极镇流电阻与空穴通路的长度比例a/c增大，IGBT器件的闩锁触发电压提高，器件抗闩锁能力增加，同时IGBT器件饱和压降增加。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，只是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同的变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (24)

1.一种IGBT器件，所述IGBT器件具有空穴通路结构，其特征在于，所述IGBT器件的发射区与所述IGBT器件的发射极金属电极之间串联有发射区镇流电阻，所述IGBT器件的版图平面具有相互垂直的X方向和Y方向，所述IGBT器件包括：
多个栅极，在版图平面内沿Y方向延伸；
N型电阻区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
所述发射区镇流电阻具有正温度系数。
2.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述发射区镇流电阻包括N型电阻区，该N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
3.根据权利要求2所述的IGBT器件，其特征在于，所述发射区和N型电阻区在同一离子注入工艺中形成。
4.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件还包括：
所述发射区，在版图平面内沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间；
其中，在X方向上，所述发射区位于相邻栅极之间靠近其中一个栅极的一侧，相邻栅极之间靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；在Y方向上，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
5.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为PT型平面栅IGBT器件，所述IGBT器件包括：
P型集电区；
N型缓冲层，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型缓冲层上；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
所述多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；
所述N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
6.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为NPT型平面栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型漂移区，位于所述P型集电区的正面；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
所述多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
所述N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
7.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为FS型平面栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型场截止区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型场截止区上；
栅介质层，位于所述N型漂移区上；
所述多个栅极，位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻栅极之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
所示N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
8.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为PT型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型缓冲区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型缓冲区上；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
所述多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；.
N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
9.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为NPT型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型漂移区，位于所述P型集电区的正面；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
所述多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；
所述N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
10.根据权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件为FS型槽栅IGBT器件，包括：
P型集电区；
N型场截止区，位于所述P型集电区的正面；
N型漂移区，位于所述N型场截止区的正面；
多个沟槽，形成于所述N型漂移区的正面；
栅介质层，覆盖在所述沟槽的底部和侧壁；
所述多个栅极，填充在所述沟槽内且位于所述栅介质层上；
P阱，位于相邻沟槽之间的N型漂移区内；
所述发射区，位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分；
所述N型电阻区，位于所述P阱内，其一端与所述发射区连通，另一端经由通孔与所述发射极金属电极电接触。
11.根据权利要求5至10中任一项所述IGBT器件，其特征在于，还包括：
P型注入区，位于所述P阱内，所述P型注入区包围所述N型电阻区并包围所述发射区的一部分。
12.根据权利要求5至10中任一项所述IGBT器件，其特征在于，还包括：
集电区底部金属电极，位于所述P型集电区的背面，与所述P型集电区电接触。
13.根据权利要求5至10中任一项所述IGBT器件，其特征在于，还包括：
介质层，覆盖所述栅极和N型漂移层，所述通孔形成于所述介质层中。
14.一种IGBT器件的制造方法，所述IGBT器件具有空穴通路结构，所述IGBT器件的版图平面具有相互垂直的X方向和Y方向，其特征在于，所述方法包括：
形成多个栅极，所述多个栅极沿Y方向延伸；
形成N型电阻区，所述N型电阻区沿Y方向延伸，且位于相邻栅极之间，所述N型电阻区作为发射区镇流电阻，所述发射区镇流电阻串联在所述IGBT器件的发射区与所述IGBT器件的发射极金属电极之间；
所述发射区镇流电阻具有正温度系数。
15.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，形成发射区镇流电阻包括：
采用离子注入工艺形成N型电阻区，该N型电阻区的一端与所述发射区连通，另一端与所述发射极金属电极电接触。
16.根据权利要求15所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，采用同一离子注入工艺形成所述发射区和N型电阻区。
17.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为PT型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供P型衬底，所述P型衬底作为所述IGBT器件的P型集电区；
在所述P型集电区的正面上依次生长N型缓冲层和N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触。
18.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为NPT型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，所述N型衬底作为所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区。
19.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为FS型平面栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，在所述N型衬底的正面生长所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区上形成栅介质层，并在所述栅介质层上形成多个栅极；
在相邻栅极之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个栅极的一侧，所述P阱内靠近另一个栅极的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区，所述P型集电区与所述N型漂移区之间保留的N型衬底作为所述IGBT器件的N型场截止区。
20.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为PT型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供P型衬底，所述P型衬底作为所述IGBT器件的P型集电区；
在所述P型集电区的正面上依次生长N型缓冲层和N型漂移区；
在所述N型漂移区中形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触。
21.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为NPT型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，所述N型衬底作为所述IGBT器件的N型漂移区；
在所述N型漂移区的正面形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区。
22.根据权利要求14所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述IGBT器件为FS型槽栅IGBT器件，所述方法包括：
提供N型衬底，在所述N型衬底的正面生长N型漂移区；
在所述N型漂移区的正面形成多个沟槽；
形成栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；
在所述沟槽内填充栅极，所述栅极位于所述栅介质层上；
在相邻沟槽之间的N型漂移区内形成P阱；
在同一离子注入工艺中，在所述P阱内形成所述发射区和N型电阻区，所述发射区位于所述P阱内靠近其中一个沟槽的一侧，所述P阱内靠近另一个沟槽的一侧留作空穴通路的一部分，所述N型电阻区的一端与所述发射区连通，所述N型电阻区作为所述发射区镇流电阻；
形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极和N型漂移区；
在所述介质层中形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述N型电阻区的另一端；
在所述通孔中填充所述发射极金属电极，所述发射极金属电极与所述N型电阻区的另一端电接触；
对所述N型衬底的背面进行减薄至预设厚度；
在所述N型衬底的背面注入P型离子，以形成P型集电区，所述P型集电区与所述N型漂移区之间保留的N型衬底作为所述IGBT器件的N型场截止区。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，在形成所述发射区和N型电阻区之前，还包括：
在所述P阱内形成P型注入区，所述P型注入区包围所述N型电阻区并包围所述发射区的一部分。
24.根据权利要求17至22中任一项所述的IGBT器件的制造方法，其特征在于，还包括：
在所述P型集电区的背面形成集电区底部金属电极，所述集电区底部金属电极与所述P型集电区电接触。
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