[發(fā)明專利]一種具有低米勒電容的IGBT器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810961207.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109065620B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛博;陳錢;張金平;姜梅
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發(fā)明涉及一種具有低米勒電容的IGBT器件，其柵極多晶硅體包括屏蔽柵以及控制柵；所述控制柵與下方的第二導電類型體區(qū)、第一導電類型源區(qū)交疊，屏蔽柵位于第二類型體區(qū)之間；屏蔽柵氧化層呈T型，屏蔽柵氧化層的下部伸入第一導電類型漂移區(qū)內(nèi)，控制柵鄰近屏蔽柵的端部位于屏蔽柵氧化層上；在所述第一導電類型漂移區(qū)上方還設(shè)置發(fā)射極金屬，所述發(fā)射極金屬與第二導電類型體區(qū)、第一導電類型源區(qū)以及屏蔽柵歐姆接觸，且發(fā)射極金屬通過絕緣介質(zhì)層與控制柵絕緣隔離。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，能有效降低IGBT器件的米勒電容，提高IGBT開關(guān)速度，從而降低IGBT器件的功耗，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種IGBT器件，尤其是一種具有低米勒電容的IGBT器件，屬于IGBT器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)即絕緣雙極晶體管，由于其優(yōu)越的器件性能和可靠性，已成為中高功率電子領(lǐng)域的主流功率開關(guān)器件，廣泛應用于工業(yè)、信息、新能源、醫(yī)學、交通、軍事和航空領(lǐng)域。

IGBT自發(fā)明以來，一直朝著低功耗、高頻率和高可靠性的方向發(fā)展。關(guān)于IGBT的功率損耗，主要由靜態(tài)損耗和動態(tài)損耗構(gòu)成，靜態(tài)損耗和動態(tài)損耗存在著折中關(guān)系。需要對IGBT結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，才能優(yōu)化靜態(tài)損耗和動態(tài)損耗的折中關(guān)系，從而降低器件的整體功率損耗。

IGBT的開關(guān)過程就是對柵極電容進行充放電的過程，柵極電容越大，充放電時間越長，因此，在IGBT開關(guān)過程中，柵極電容特別是米勒電容C_GC對器件的動態(tài)損耗具有重要影響。

米勒電容C_GC是集電極與柵電極之間的電容，由柵電極面積、柵電極下方的介質(zhì)、漂移區(qū)中的結(jié)電容等決定。現(xiàn)有的平面型IGBT，由于覆蓋在漂移區(qū)表面的柵電極面積較大，造成C_GC偏大，制約了IGBT開關(guān)速度的提升。減小米勒電容可以有效地提高IGBT的開關(guān)速度，降低整體功耗

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有低米勒電容的IGBT器件，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效降低IGBT器件的米勒電容，提高IGBT開關(guān)速度，從而降低IGBT器件的功耗，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有低米勒電容的IGBT器件，包括半導體基板，所述半導體基板包括第一導電類型漂移區(qū)，在所述第一導電類型漂移區(qū)上設(shè)置元胞結(jié)構(gòu)；

在所述IGBT器件的截面上，元胞結(jié)構(gòu)包括對稱分布于第一導電類型漂移區(qū)內(nèi)的第二導電類型體區(qū)，在每個第二導電類型體區(qū)內(nèi)設(shè)置第一導電類型源區(qū)；在第一導電類型漂移區(qū)上方設(shè)置柵極多晶硅體，所述柵極多晶硅體包括屏蔽柵以及對稱分布于所述屏蔽柵兩側(cè)的控制柵，所述控制柵、屏蔽柵分別通過控制柵氧化層、屏蔽柵氧化層與第一導電類型漂移區(qū)間隔；所述控制柵與下方的第二導電類型體區(qū)、第一導電類型源區(qū)交疊，屏蔽柵位于第二類型體區(qū)之間；屏蔽柵氧化層呈T型，屏蔽柵氧化層的下部伸入第一導電類型漂移區(qū)內(nèi)，控制柵鄰近屏蔽柵的端部位于屏蔽柵氧化層上；

在所述第一導電類型漂移區(qū)上方還設(shè)置發(fā)射極金屬，所述發(fā)射極金屬與第二導電類型體區(qū)、第一導電類型源區(qū)以及屏蔽柵歐姆接觸，且發(fā)射極金屬通過絕緣介質(zhì)層與控制柵絕緣隔離。

在所述IGBT器件的截面上，所述屏蔽柵氧化層的厚度大于控制柵氧化層的厚度；屏蔽柵氧化層上部位于第一導電類型漂移區(qū)上方，屏蔽柵氧化層上部的寬度大于屏蔽柵氧化層伸入第一導電類型漂移區(qū)的下部寬度，屏蔽柵氧化層上部的厚度為0.8μm～1.2μm，屏蔽柵氧化層伸入第一導電類型漂移區(qū)內(nèi)的深度為1.8μm～2.2μm。

還包括集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括位于第一導電類型漂移區(qū)下方的第一導電類型場截止層、第二導電類型集電區(qū)，第一導電類型場截止層位于第二導電類型集電區(qū)與第一導電類型漂移區(qū)間，且第一導電類型場截止層鄰接第一導電類型漂移區(qū)以及第二導電類型集電區(qū)，第二導電類型集電區(qū)上設(shè)置集電極金屬，所述集電極金屬與第二導電類型集電區(qū)歐姆接觸。