[實用新型]能降低導通壓降和關斷損耗的溝槽柵IGBT器件

有效

• 申請號: 201821409259.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN208460770U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 楊曉鸞;許生根;張金平;姜梅
• 申請（專利權）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本實用新型涉及一種能降低導通壓降和關斷損耗的溝槽柵IGBT器件，其在第二導電類型基區內設置第一導電類型源區，所述第一導電類型源區與第一導電類型雜質區分別位于元胞溝槽的兩側，元胞溝槽內填充有柵極導電多晶硅，所述柵極導電多晶硅通過元胞溝槽內的絕緣柵氧化層與元胞溝槽的側壁、底壁絕緣隔離；在第一導電類型漂移區的上方設置源極金屬以及柵極金屬，所述源極金屬與第一導電類型源區、第二導電類型基區以及第二導電類型雜質區歐姆接觸，柵極金屬與柵極導電多晶硅以及第一導電類型雜質區歐姆接觸。本實用新型結構緊湊，能同時降低導通壓降和關斷損耗，優化IGBT器件的折衷特性，安全可靠。

技術領域

本實用新型涉及一種溝槽柵IGBT器件，尤其是一種能降低導通壓降和關斷損耗的溝槽柵IGBT器件，屬于IGBT器件的技術領域。

背景技術

IGBT是功率半導體器件中具有代表性的一類三端器件，因其同時具有高耐壓、低導通壓降、易驅動、開關速度快等優點，在開關電源、變頻調速、逆變器等許多功率領域有重要的應用。

IGBT是在同一半導體區建立起雙極電流導通機制和MOSFET柵電流控制機制。IGBT在導通和開關過程中均存在著功率損耗，而且其導通損耗、開關損耗以及安全工作區三者之間存在著折衷關系。為了追求最優的IGBT特性，降低IGBT的功率損耗，拓寬其安全工作區，IGBT的技術發展路線為：結構逐漸由平面柵結構發展為溝槽柵結構，并進而發展為軟溝槽型結構(電子增強注入與擴散、載流子存儲)；其縱向結構逐漸由穿通型發展為非傳統型，進而發展為場截止型。

目前主流的IGBT結構為溝槽柵場截止型IGBT，這種IGBT具有較優的開通關斷折衷特性，但因其具有較高的電流密度，短路特性欠佳。為了進一步優化短路特性，繼而出現了具有P型浮置dummy結構的溝槽柵場截止型IGBT，在器件導通的過程中，dummy區的P型浮置區底部有空穴載流子積累效應，所以該結構既可以降低溝道密度進而提升短路特性，又可以有效降低導通壓降。

但現有的具有P型浮置dummy結構的溝槽柵場截止型IGBT，因為在器件導通的過程中，dummy結構的P型浮置區底部具有空穴積累效應，這部分空穴在器件關斷的過程中會降低關斷速度，增大關斷損耗。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種能降低導通壓降壓降和關斷損耗的溝槽柵IGBT器件，其結構緊湊，能同時降低導通壓降和關斷損耗，優化IGBT器件的折衷特性，安全可靠。

按照本實用新型提供的技術方案，所述能降低導通壓降和關斷損耗的溝槽柵IGBT器件，包括半導體基板以及位于所述半導體基板中心的元胞區，所述半導體基板包括第一導電類型漂移區以及位于所述第一導電類型漂移區內上部的第二導電類型基區；

元胞區包括若干元胞，每個元胞內包括兩個元胞溝槽，所述元胞溝槽位于第二導電類型基區內且元胞溝槽的深度伸入第二導電類型基區下方的第一導電類型漂移區內；在所述第一導電類型漂移區內還設置第二導電類型雜質區，所述第二導電類型雜質區的底部與元胞溝槽的槽底接觸；

在所述第二導電類型雜質區內還設置對稱分布的第一導電類型雜質區，所述第一導電類型雜質區鄰近元胞溝槽；

在所述IGBT器件的截面上，在第二導電類型基區內設置第一導電類型源區，所述第一導電類型源區與第一導電類型雜質區分別位于元胞溝槽的兩側，元胞溝槽內填充有柵極導電多晶硅，所述柵極導電多晶硅通過元胞溝槽內的絕緣柵氧化層與元胞溝槽的側壁、底壁絕緣隔離；

在第一導電類型漂移區的上方設置源極金屬以及柵極金屬，所述源極金屬與第一導電類型源區、第二導電類型基區以及第二導電類型雜質區歐姆接觸，柵極金屬與柵極導電多晶硅以及第一導電類型雜質區歐姆接觸。

所述第二導電類型雜質區的底部位于第二導電類型基區的下方，第二導電類型雜質區覆蓋元胞溝槽的距離大于絕緣柵氧化層的厚度。