[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管器件及其制作方法、電力電子設備

在審

• 申請號: 201711046452.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107706237A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 史波
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331;H01L29/423
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

1.一種絕緣柵雙極型晶體管器件，包括柵極結構，其特征在于，所述柵極結構包括多個平面柵單元和多個溝槽柵單元，其中：所述多個平面柵單元位于同一層面，所述多個溝槽柵單元位于所述多個平面柵單元的一側，且與所述多個平面柵單元所在的層面相交，每個所述平面柵單元與至少兩個相鄰的所述溝槽柵單元連接。

2.如權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述多個溝槽柵單元與所述多個平面柵單元所在的層面正交。

3.如權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述多個溝槽柵單元呈陣列排布，所述平面柵單元將行相鄰且列相鄰的四個所述溝槽柵單元連接。

4.如權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述平面柵單元為多晶硅平面柵單元，所述溝槽柵單元為多晶硅溝槽柵單元。

5.如權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述平面柵單元與所述溝槽柵單元的重疊寬度為0.8～1.2μm。

6.如權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述絕緣柵雙極型晶體管器件具體包括：N型半導體襯底，在所述N型半導體襯底的一側且沿遠離所述N型半導體襯底的方向依次設置的P型阱、N型發射極、第一介質層、所述柵極結構、第二介質層、第一金屬層和鈍化保護層，以及在所述N型半導體襯底的另一側且沿遠離所述N型半導體襯底的方向依次設置的N型場截止層、P型集電區和第二金屬層；其中：

所述N型半導體襯底、所述P型阱和所述N型發射極的整體結構具有開口背向所述N型場截止層的溝槽，所述溝槽柵單元位于所述溝槽內；

所述P型阱遠離所述N型半導體襯底的一側具有P型接觸區，所述第二介質層、所述第一介質層和所述N型發射極的整體結構具有通向所述P型接觸區的第一接觸孔；所述第二介質層具有通向所述柵極結構的第二接觸孔；

所述第一金屬層包括通過所述第一接觸孔與所述P型接觸區連接的發射極金屬，以及通過所述第二接觸孔與所述柵極結構連接的柵極連接金屬。

7.如權利要求6所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述溝槽的深度為4～6μm。

8.如權利要求6所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述第一接觸孔位于沿行向相鄰的兩個所述平面柵單元之間且位于沿列向相鄰的兩個所述平面柵單元之間。

9.如權利要求6所述的絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述柵極連接金屬包括框形引線部以及與所述框形引線部連接的引出部，其中，所述框形引線部圍繞所述柵極結構設置并通過所述第二接觸孔與所述柵極結構連接。

10.一種電力電子設備，其特征在于，包括如權利要求1～9任一項所述的絕緣柵雙極型晶體管器件。

11.一種絕緣柵雙極型晶體管器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

形成柵極結構，所述柵極結構包括多個平面柵單元和多個溝槽柵單元，其中：所述多個平面柵單元位于同一層面，所述多個溝槽柵單元位于所述多個平面柵單元的一側，且與所述多個平面柵單元所在的層面相交，每個所述平面柵單元與至少兩個相鄰的所述溝槽柵單元連接。

12.如權利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述形成柵極結構，具體包括：

在N型半導體襯底的一側表面依次形成第一氧化薄膜和掩模氧化層；

對所述第一氧化薄膜和所述掩模氧化層進行刻蝕，形成掩模圖形，所述掩模圖形包括對應所述溝槽柵單元的鏤空區；

通過所述掩模圖形的所述鏤空區對所述N型半導體襯底進行刻蝕，形成溝槽；

在所述溝槽表面形成第二氧化薄膜，所述第二氧化薄膜和刻蝕后的所述第一氧化薄膜作為第一介質層；

去除刻蝕后的掩模氧化層；

形成位于所述溝槽內的所述溝槽柵單元，以及位于所述刻蝕后的所述第一氧化薄膜表面的平面柵單元。