[發明專利]一種IGBT溝槽柵末端結構

在審

• 申請號: 201911043605.8
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111009578A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 鄭婷婷;李宇柱;李偉邦;駱健;董長城;葉楓葉;黃全全
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種IGBT溝槽柵末端結構，包括襯底、虛擬溝槽區、多晶硅塊、介質層、接觸窗口、發射極金屬層。虛擬溝槽區設于襯底端面上，虛擬溝槽區包括兩條以上相互平行的虛擬溝槽，虛擬溝槽內填充有多晶硅，多晶硅塊設于襯底端面上，用于并聯虛擬溝槽區內的虛擬溝槽，介質層覆設于襯底端面上，且多晶硅塊位于襯底與介質層之間，接觸窗口貫穿介質層并延伸至多晶硅塊上，接觸窗口中填充有導體，發射極金屬層覆設于介質層外表面，并通過接觸窗口中的導體使得位于介質層上方的發射極金屬層和介質層下方的多晶硅塊及虛擬溝槽相連。由于采用添加多晶硅塊并直接在多晶硅塊上方開接觸窗口保證了足夠的接觸面積，使得電場更加分散，增加了門極擊穿電壓。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，特別涉及一種IGBT溝槽柵末端結構。

背景技術

IGBT的功率變換具有高效節能和綠色保的優點，是電能轉換與傳輸的核心部件。因此，IGBT器件是支撐新能源汽車、新能源發電、電氣化交通和智能電網等產業發展的關鍵技術。

自問世以來，IGBT技術經歷了幾次升級換代，芯片性能大大提高，其柵極結構也從平面型結構升級到了溝槽型結構。具有虛擬溝槽柵的IGBT因為降低了導通壓降而得到廣泛應用，因而，虛擬溝槽柵末端的結構設計也是一個提升芯片性能的關鍵點。

常見的虛擬溝槽柵末端的接觸窗口是直接刻穿芯片表面的介質層的長條窗口，直接在窗口中注入鎢塞使虛擬溝槽內的多晶硅通過鎢塞接觸介質層上面的發射極金屬，這樣的設置無法保證虛擬溝槽多晶硅與發射極金屬的接觸面積。

發明內容

本發明的目的是提供一種IGBT溝槽柵末端結構，以解決無法保證虛擬溝槽多晶硅與發射極金屬的接觸面積的技術問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種IGBT溝槽柵末端結構，包括：

襯底；

虛擬溝槽區，所述虛擬溝槽區設于所述襯底端面上，所述虛擬溝槽區包括兩條以上相互平行的虛擬溝槽，且所述虛擬溝槽內填充有多晶硅；

多晶硅塊，所述多晶硅塊設于所述襯底端面上，用于并聯所述虛擬溝槽區內的虛擬溝槽；

介質層，所述介質層覆設于所述襯底端面上，且所述多晶硅塊位于所述襯底與所述介質層之間；

接觸窗口，所述接觸窗口貫穿所述介質層并延伸至所述多晶硅塊上，所述接觸窗口中填充有導體；

發射極金屬層，所述發射極金屬層覆設于所述介質層外表面，并通過接觸窗口中的導體與所述多晶硅塊接觸相連。

優選地，所述IGBT溝槽柵結構還包括：

有源溝槽區，所述有源溝槽區與虛擬溝槽區交替排列于所述襯底端面上，所述有源溝槽區包括至少一條有源溝槽，且所述有源溝槽與虛擬溝槽相互平行，所述有源溝槽內填充有多晶硅。

優選地，所述有源溝槽以及虛擬溝槽內的多晶硅和襯底之間通過氧化層隔離。

優選地，所述多晶硅塊覆蓋所述虛擬溝槽區的一段，并向所述虛擬溝槽區兩側水平延伸。

優選地，所述接觸窗口與所述多晶硅塊端面的接觸面積小于所述多晶硅塊端面的面積。

優選地，所述有源溝槽以及虛擬溝槽分別沿所述襯底的端面向所述襯底的側壁延伸。

本發明的有益效果如下：

為保證溝槽柵IGBT的安全可靠工作，必須增大虛擬溝槽多晶硅與發射極金屬的接觸面積，由于采用添加多晶硅塊并直接在多晶硅塊上方開接觸窗口保證了足夠的接觸面積，使得電場更加分散，增加了門極擊穿電壓。

附圖說明