[發(fā)明專利]逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)及逆導(dǎo)型IGBT

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• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN113053991A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅海輝;肖強;朱利恒;覃榮震;劉鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/417;H01L29/739
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

1.一種逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

第一導(dǎo)電類型襯底位于所述襯底上方的第一導(dǎo)電類型漂移層；

位于元胞結(jié)構(gòu)中心且在所述漂移層表面內(nèi)設(shè)置的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)；

設(shè)置于所述阱區(qū)表面內(nèi)的第一導(dǎo)電類型源區(qū)和第二導(dǎo)電類型源區(qū)；其中，所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)位于所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)兩側(cè)并且所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)高于所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)，使得所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)的部分底部覆蓋所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)兩側(cè)的部分表面，并使得所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)的側(cè)面與所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)未被所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)覆蓋的表面一起合圍成一主溝槽；

覆蓋在所述主溝槽的側(cè)壁和底部上的導(dǎo)電層；

設(shè)置于所述主溝槽兩側(cè)且與所述阱區(qū)和所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)接觸的柵結(jié)構(gòu)；

設(shè)置在所述柵結(jié)構(gòu)上方和所述主溝槽中的發(fā)射極金屬層；

其中，所述柵結(jié)構(gòu)中的柵極與所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)之間，所述柵結(jié)構(gòu)中的柵極與所述主溝槽的側(cè)壁上的部分導(dǎo)電層之間，所述柵結(jié)構(gòu)中的柵極、所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)和所述主溝槽的側(cè)壁上的部分導(dǎo)電層與所述發(fā)射極金屬層之間通過層間介質(zhì)層隔離，所述主溝槽的底部上的部分導(dǎo)電層與所述發(fā)射極金屬層接觸，用于導(dǎo)出所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)的電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)的表面比所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)的表面低0.3um以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電層為金屬層或硅合金層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：

設(shè)置于所述漂移層內(nèi)且位于所述阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型存儲區(qū)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述存儲區(qū)的摻雜濃度比所述襯底的摻雜濃度高一個數(shù)量級至兩個數(shù)量級。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：

設(shè)置于所述阱區(qū)內(nèi)且位于所述第二導(dǎo)電類型源區(qū)下方的壽命控制區(qū)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵結(jié)構(gòu)包括位于所述漂移層上方并同時與所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)、所述阱區(qū)和所述漂移層的表面接觸的柵極絕緣層，以及位于所述柵極絕緣層上方的柵極。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述漂移層內(nèi)并與所述阱區(qū)鄰接的柵極溝槽、設(shè)置于所述柵極溝槽側(cè)壁和底部的柵極絕緣層以及填充于所述柵極溝槽內(nèi)的柵極，其中，所述柵極溝槽還與所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)遠離元胞結(jié)構(gòu)中心的一端接觸。

9.如權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：

位于所述襯底下方的第二導(dǎo)電類型集電區(qū)和與所述集電區(qū)相鄰接的第一導(dǎo)電類型短路區(qū)；

位于所述集電區(qū)和所述短路區(qū)下方并與所述集電區(qū)和所述短路區(qū)形成電連接的集電極金屬層。

10.如權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述元胞結(jié)構(gòu)為蜂窩狀元胞結(jié)構(gòu)或條形元胞結(jié)構(gòu)。

11.一種逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，包括若干如權(quán)利要求1至10任一項所述的逆導(dǎo)型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)。