[發明專利]IGBT復合元胞結構及其構成的可編程IGBT

有效

• 申請號: 201910034227.0
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109817617B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 蔣章;劉須電;繆進征
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/082
• 分類號: H01L27/082
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦天雷

本發明公開了一種IGBT復合元胞結構，第一元胞結構包括金屬電極上形成有集電極，集電極上形成有緩沖層，緩沖層形成有漂移區，漂移區上形成有體區，第一溝槽設置在漂移區和體區中，第一溝槽兩側的體區中形成有發射極，第一溝槽內壁形成有柵氧化層，柵氧化層內形成有多晶硅，層間介質設置在第一溝槽上的金屬電極中；第二元胞結構包括金屬電極上形成有集電極，集電極上形成有緩沖層，緩沖層上形成有漂移區，漂移區上形成有體區，第二溝槽設置在漂移區和體區中，第二溝槽內壁形成有柵氧化層，柵氧化層內填充多晶硅，層間介質設置在第一溝槽上的金屬電極中。以及，一種具有所述IGBT復合元胞結構的可編程IGBT。本發明能根據負載工況調整IGBT的額定電流和電容參數。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別是涉及一種IGBT復合元胞結構。本發明還涉及一種具有所述IGBT復合元胞結構的可編程IGBT。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)綜合了電力晶體管(Giant Transistor—GTR)和電力場效應晶體管(Power MOSFET)的優點，具有良好的特性，應用領域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發射極。

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)是MOS結構雙極器件，屬于具有功率MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IGBT的應用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區域。多使用在工業用電機、民用小容量電機、變換器(逆變器)、照相機的頻閃觀測器、感應加熱(InductionHeating)電飯鍋等領域。IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。MOSFET由于實現一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數值高的特征，IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進了RDS(on)特性，但是在高電平時，功率導通損耗仍然要比IGBT高出很多。

IGBT在經過幾十年的發展，已經廣泛地應用在各種開關應用場合。溝槽柵(trenchgate)和場截止(Field Stop)大大地改善了器件導通壓降(Von)和關斷損耗(Eoff)的折中特性。傳統的IGBT器件針對不同的應用場合，對器件結構進行優化，形成不同的產品系列組合。在某些變負載工況下，預先選擇的IGBT器件仍然很難實現最佳的系統效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種IGBT復合元胞結構，以及具有所述IGBT復合元胞結構能根據負載工況調整IGBT器件的額定電流、電容參數(輸入電容，輸出電容，反饋電容)的可編程IGBT。

為解決上述技術問題，本發明提供的IGBT復合元胞結構，包括第一元胞結構A和第二元胞結構B；

所述第一元胞結構A包括金屬電極4上形成有集電極9，集電極9上形成有緩沖層8，緩沖層8上形成有漂移區7，漂移區7上形成有體區6，第一溝槽設置在漂移區7和體區6中，第一溝槽兩側的體區6中形成有發射極5，第一溝槽內壁形成有柵氧化層2，柵氧化層2內形成有多晶硅1，層間介質3設置在第一溝槽上的金屬電極4中；

所述第二元胞結構B包括金屬電極4上形成有集電極9，集電極9上形成有緩沖層8，緩沖層8上形成有漂移區7，漂移區7上形成有體區6，第二溝槽設置在漂移區7和體區6中，第二溝槽內壁形成有柵氧化層2，柵氧化層2內填充多晶硅1，層間介質3設置在第一溝槽上的金屬電極4中。

其中，所述發射極5是N型重摻雜區。

其中，所述體區6是P型體區。

其中，所述漂移區7是N型輕摻雜區。

其中，所述緩沖層8是N型緩沖層。