[發明專利]一種雙分裂溝槽柵電荷存儲型IGBT及其制造方法

有效

• 申請號: 201610264416.3
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105789291B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張金平;底聰;田豐境;劉競秀;李澤宏;任敏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種雙分裂溝槽柵電荷存儲型IGBT，包括從下至上依次層疊設置的集電極金屬(12)、P型集電極區(11)、N型電場阻止層(10)、N型漂移區(9)和發射極金屬(1)；所述N型漂移區(9)中具有N+發射區(5)、P+發射區(6)、P型基區(71)、N型電荷存儲層(8)和溝槽柵結構；所述溝槽柵結構沿垂直方向貫穿N型電荷存儲層(8)；所述P型基區(71)位于溝槽柵結構一側的N型電荷存儲層(8)上表面，N+發射區(5)和P+發射區(6)并列位于P型基區(71)上表面；N+發射區(5)和P+發射區(6)的上表面與發射極金屬(1)連接；其特征在于，所述溝槽柵結構包括底部分裂電極(31)、柵電極(32)、側面分裂電極(33)、柵介質層(41)、第二介質層(42)、第三介質層(43)、第四介質層(44)和第五介質層(45)；所述柵電極(32)和側面分裂電極(33)之間通過第三介質層(43)連接；所述柵電極(32)通過柵介質層(41)與N+發射區(5)和P型基區(71)連接；所述N型漂移區(9)中還具有浮空P型基區(72)，所述浮空P型基區(72)位于溝槽柵結構另一側的N型電荷存儲層(8)上表面；側面分裂電極(33)通過第二介質層(42)與浮空P型基區(72)連接；所述底部分裂電極(31)位于柵電極(32)和側面分裂電極(33)的下方，且底部分裂電極(31)的上表面深度小于N型電荷存儲層(8)的結深，底部分裂電極(31)的下表面深度大于N型電荷存儲層(8)的結深；所述底部分裂電極(31)的上表面與柵電極(32)、側面分裂電極(33)的下表面之間通過第四介質層(44)連接；所述底部分裂電極(31)的下表面及側面與N型漂移區(9)和N型電荷存儲層(8)之間通過第五介質層(45)連接；所述底部分裂電極(31)的寬度大于第二介質層(42)、側面分裂電極(33)、第三介質層(43)、柵電極(32)和柵介質層(41)的寬度之和，使溝槽柵結構呈倒“T”字形；所述浮空P型基區(72)、第二介質層(42)、側面分裂電極(33)、第三介質層(43)、柵電極(32)和柵介質層(41)的上表面具有第一介質層(2)；所述底部分裂電極(31)、側面分裂電極(33)與發射極金屬(1)等電位。

2.根據權利要求1所述的一種雙分裂溝槽柵電荷存儲型IGBT，其特征在于，所述第三介質層(43)、第四介質層(44)以及第五介質層(45)的厚度均大于柵介質層(41)的厚度；所述第三介質層(43)、第四介質層(44)以及第五介質層45的厚度均大于第二介質層(42)的厚度。

3.根據權利要求1所述的一種雙分裂溝槽柵電荷存儲型IGBT，其特征在于，所述溝槽柵結構的兩側還具有N+層(13)，所述N+層(13)的一側與N型電荷存儲層(8)連接，N+層(13)的另一側及底部與溝槽柵結構連接，溝槽柵結構一側的N+層(13)的上表面與浮空P型基區(72)的下表面連接，溝槽柵結構另一側的N+層(13)的上表面與P型基區(71)的下表面連接。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種雙分裂溝槽柵電荷存儲型IGBT，其特征在于，所述浮空P型基區(72)沿器件垂直方向向下延伸至其結深深于第五介質層(45)的結深，浮空P型基區(72)向下延伸的部分覆蓋位于浮空P型基區(72)下方的N型電荷存儲層(8)，浮空P型基區(72)超過第五介質層(45)結深的部分橫向延伸至第五介質層(45)的下部。