[發(fā)明專利]一種溝槽柵IGBT器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010928662.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111900202A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭喬;林泳浩;李偉聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海市浩辰半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/739
• 代理公司: 深圳市中科創(chuàng)為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 彭西洋;馮建華

本發(fā)明公開(kāi)一種溝槽柵IGBT器件，包括從下至上依次層疊設(shè)置的集電極金屬層、集電區(qū)、場(chǎng)截止層、漂移區(qū)、溝槽結(jié)構(gòu)和發(fā)射極金屬層；所述溝槽結(jié)構(gòu)包括假柵結(jié)構(gòu)和柵極結(jié)構(gòu)，其中假柵結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)的上方側(cè)面，柵極結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)的上方中部；所述假柵結(jié)構(gòu)包括窄部和寬部，且寬部位于窄部的下方；所述柵極結(jié)構(gòu)與窄部之間的漂移區(qū)上方設(shè)有載流子存儲(chǔ)層，載流子存儲(chǔ)層的上方設(shè)有P型基區(qū)；所述P型基區(qū)的上方設(shè)有P+發(fā)射區(qū)與N+發(fā)射區(qū)，P+發(fā)射區(qū)、N+發(fā)射區(qū)分別與發(fā)射極金屬層電連接。本發(fā)明有效地降低米勒電容，提高IGBT開(kāi)關(guān)速度，降低IGBT開(kāi)關(guān)損耗以及降低器件導(dǎo)通壓降，同時(shí)兼顧改善IGBT的多種性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溝槽柵IGBT器件。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種MOS場(chǎng)效應(yīng)與雙極型晶體管復(fù)合的新型電力電子器件。它不但具有MOSFET輸入電阻大、易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；又具有雙極型晶體管導(dǎo)通壓降低、通態(tài)電流大的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)已成為現(xiàn)代電力電子電路中的核心元器件之一，廣泛應(yīng)用于交通、能源、工業(yè)、家用電器等領(lǐng)域。

從IGBT發(fā)明以來(lái)，人們不斷致力于改善IGBT的特性，柵極結(jié)構(gòu)從最初的平面型發(fā)展到溝槽結(jié)構(gòu)。在IGBT的性能改善過(guò)程中，如何同時(shí)兼顧降低米勒電容、提高開(kāi)關(guān)速度、降低開(kāi)關(guān)損耗以及降低導(dǎo)通壓降等是研究改善的重難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種溝槽柵IGBT器件，有效地降低米勒電容，提高IGBT開(kāi)關(guān)速度，降低IGBT開(kāi)關(guān)損耗以及降低器件導(dǎo)通壓降，同時(shí)兼顧改善IGBT的多種性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種溝槽柵IGBT器件，包括從下至上依次層疊設(shè)置的集電極金屬層、集電區(qū)、場(chǎng)截止層、漂移區(qū)、溝槽結(jié)構(gòu)和發(fā)射極金屬層；所述溝槽結(jié)構(gòu)包括假柵結(jié)構(gòu)和柵極結(jié)構(gòu)，其中假柵結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)的上方側(cè)面，柵極結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)的上方中部；所述假柵結(jié)構(gòu)與發(fā)射極金屬層電連接，柵極結(jié)構(gòu)經(jīng)第一介質(zhì)層與發(fā)射極金屬層隔離；所述假柵結(jié)構(gòu)包括窄部和寬部，且寬部位于窄部的下方；所述柵極結(jié)構(gòu)與窄部之間的漂移區(qū)上方設(shè)有載流子存儲(chǔ)層，載流子存儲(chǔ)層的上方設(shè)有P型基區(qū)；所述P型基區(qū)的上方設(shè)有P+發(fā)射區(qū)與N+發(fā)射區(qū)，P+發(fā)射區(qū)、N+發(fā)射區(qū)分別與發(fā)射極金屬層電連接。

較佳地，所述寬部包括寬部電極和寬部介質(zhì)層，寬部電極通過(guò)寬部介質(zhì)層與漂移區(qū)隔離；所述窄部包括窄部電極和窄部介質(zhì)層，窄部電極通過(guò)窄部介質(zhì)層分別與漂移區(qū)、載流子存儲(chǔ)層、P型基區(qū)隔離；所述寬部電極的寬度大于窄部電極的寬度，且寬部電極與窄部電極電連接。

較佳地，所述柵極結(jié)構(gòu)位于假柵結(jié)構(gòu)之間，柵極結(jié)構(gòu)包括柵電極和柵介質(zhì)層。

較佳地，所述柵電極的深度不小于窄部電極的深度，且不大于寬部電極的深度。

較佳地，所述柵電極的深度小于窄部電極的深度。

采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：

本案通過(guò)假柵結(jié)構(gòu)的寬部電極和窄部電極對(duì)柵電極的屏蔽作用，有效地降低了米勒電容，提高了IGBT開(kāi)關(guān)速度，降低了IGBT開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)，利用假柵結(jié)構(gòu)的寬部電極的電場(chǎng)屏蔽作用，可在不降低器件耐壓基礎(chǔ)上，提高載流子存儲(chǔ)層濃度，從而提高發(fā)射極側(cè)載流子濃度，降低器件導(dǎo)通壓降。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的柵電極為實(shí)施例1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的柵電極為實(shí)施例2的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明：

1—集電極金屬層，2—集電區(qū)，

3—場(chǎng)截止層，4—漂移區(qū)，

5—發(fā)射極金屬層，6—假柵結(jié)構(gòu)，