[發明專利]一種分柵IGBT功率器件

有效

• 申請號: 201711058074.0
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN109755304B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 毛振東;劉磊;袁愿林;劉偉;王睿
• 申請（專利權）人: 蘇州東微半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，包括發射極、集電極、第一柵極、第二柵極、第三柵極、體二極管和體區接觸二極管，所述體二極管的陰極與所述集電極連接，所述體區接觸二極管的陽極與所述體二極管的陽極連接，所述體區接觸二極管的陰極與所述發射極連接，所述第一柵極通過分柵IGBT功率器件的柵極電壓來控制分柵IGBT功率器件中的第一電流溝道的開啟和關斷，所述第二柵極、第三柵極與所述發射極連接，所述第二柵極通過發射極電壓來控制分柵IGBT功率器件中的第二電流溝道的開啟和關斷，所述第三柵極為屏蔽柵極并通過發射極電壓來提高該分柵IGBT功率器件的耐壓；

還包括：

間隔設置的p型集電極區和n型集電極區，所述p型集電極區和所述n型集電極區均接集電極電壓；

位于所述p型集電極區和所述n型集電極區之上的n型場截止區，以及位于所述n型場截止區之上的n型漂移區；

凹陷在所述n型漂移區內的至少兩個溝槽，所述溝槽包括上部溝槽和下部溝槽，所述下部溝槽的開口位于所述上部溝槽的底部；

位于所述n型漂移區內且介于相鄰的所述上部溝槽之間的p型體區，所述p型體區內設有p型體區接觸區、第一n型源區和第二n型源區；

其中，所述p型體區與所述n型漂移區之間形成所述體二極管結構，其中所述p型體區為所述體二極管的陽極，所述n型漂移區為所述體二極管的陰極；

位于所述p型體區接觸區之上的導電層，所述導電層與所述p型體區接觸區形成體區接觸二極管結構，其中所述導電層為所述體區接觸二極管結構的陰極，所述p型體區接觸區為所述體區接觸二極管結構的陽極；

覆蓋所述上部溝槽的靠近所述第一n型源區一側的側壁表面的柵介質層和第一柵極，所述第一柵極通過柵極電壓來控制所述第一n型源區和所述n型漂移區之間的第一電流溝道的開啟和關斷；

覆蓋所述上部溝槽的靠近所述第二n型源區一側的側壁表面的柵介質層和第二柵極；

位于所述下部溝槽內的場氧化層和第三柵極，所述第一n型源區、第二n型源區、第二柵極、第三柵極、導電層之間電性連接并均接發射極電壓，所述第二柵極通過發射極電壓來控制所述第二n型源區和所述n型漂移區之間的第二電流溝道的開啟和關斷。

2.如權利要求1所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述第一電流溝道的開啟電壓大于所述第二電流溝道的開啟電壓。

3.如權利要求1所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述導電層為位于所述p型體區之上的發射極金屬接觸層，所述p型體區接觸區的摻雜濃度低于所述p型體區的摻雜濃度的最大峰值，所述p型體區接觸區與所述發射極金屬接觸層形成肖特基勢壘二極管結構。

4.如權利要求3所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述第一n型源區、第二n型源區、第二柵極、第三柵極均通過所述發射極金屬接觸層外接發射極電壓。

5.如權利要求1所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述導電層為位于所述p型體區之上的n型多晶硅層，所述n型多晶硅層與所述p型體區接觸區形成硅基的體區接觸二極管結構。

6.如權利要求5所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述n型多晶硅層與所述第一n型源區、第二n型源區、第二柵極、第三柵極直接接觸連接，所述n型多晶硅層通過發射極金屬接觸層外接發射極電壓。

7.如權利要求1所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述導電層為位于所述p型體區內的n型摻雜區，所述n型摻雜區與所述p型體區接觸區形成體區接觸二極管結構。

8.如權利要求7所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述第二柵極、第三柵極、n型摻雜區、第一n型源區、第二n型源區均通過發射極金屬接觸層外接發射極電壓。

9.如權利要求1所述的一種分柵IGBT功率器件，其特征在于，所述下部溝槽內的第三柵極向上延伸至所述上部溝槽內，所述第三柵極在所述上部溝槽區域內通過絕緣介質層與所述第一柵極、第二柵極隔離。