[發明專利]一種溝槽柵IGBT器件及其制備方法有效

申請號：	202011474978.3	申請日：	2020-12-14
公開（公告）號：	CN112687728B	公開（公告）日：	2022-09-09
發明（設計）人：	梁利曉;覃榮震;朱利恒;寧旭斌;劉葳	申請（專利權）人：	株洲中車時代半導體有限公司
主分類號：	H01L29/06	分類號：	H01L29/06;H01L21/331;H01L29/739
代理公司：	北京聿宏知識產權代理有限公司 11372	代理人：	吳大建;陳敏
地址：	412001 湖南省株洲市石峰***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種溝槽 igbt 器件及其制備方法
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【說明書】：

本發明提供一種溝槽柵IGBT器件及其制備方法，所述器件包括：第一導電類型襯底；設置于所述第一導電類型襯底上的第一溝槽柵和第二溝槽柵，所述第一溝槽柵和第二溝槽柵相互平行且均沿第一方向延伸；以及設置于所述第一溝槽柵和第二溝槽柵之間的浮空區，所述浮空區包括沿所述第一方向交替間隔排布的P型浮空塊和N型浮空塊；其中，每個所述P型浮空塊的摻雜量與相鄰的每個所述N型浮空塊的摻雜量相等。本發明對柵氧非溝道一側的摻雜區提出了優化設計，通過分區域進行不同類型的摻雜實現內置二極管；該二極管可以對浮空P區進行鉗位，從而降低浮空P區對柵極的充電電流，提升器件的SCSOA。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件技術領域，具體涉及一種溝槽柵IGBT器件。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，作為重要的功率開關，應用廣泛；通過對柵極施加一個持續的脈沖控制信號，器件就能不停地交替導通和關斷。一般而言，器件在開關期間產生的功耗越小越好，同時還需要具備一定的反偏安全工作區(RBSOA)和短路安全工作區(SCSOA)能力。在中低壓IGBT器件中，隨著溝槽密度的增加和片厚的減薄，器件的電流能力越來越高，這也導致器件在短路狀態下承受更大的電流應力。如圖1所示，IGBT器件在一類短路測試時一般先產生高的電流峰值，隨后電流逐漸降低到一個穩定的平臺值；在電流峰值階段，器件的鍵合線承受很大的電流應力，同時器件的漂移區內產生大量的電子、空穴，這些都會降低器件的SCSOA。通過降低器件的出流能力，可以一定程度上提升器件的SCSOA，但是會增加器件的導通壓降；通過增加柵極電容或雜散電感的方法可以抑制短路峰值電流的同時不增加導通壓降，但是會導致器件開關變慢產生的損耗增加。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種溝槽柵IGBT器件，所述器件包括：

第一導電類型襯底；

設置于所述第一導電類型襯底上的第一溝槽柵和第二溝槽柵，所述第一溝槽柵和第二溝槽柵相互平行且均沿第一方向延伸；以及

設置于所述第一溝槽柵和第二溝槽柵之間的浮空區，所述浮空區包括沿所述第一方向交替間隔排布的P型浮空塊和N型浮空塊；

其中，每個所述P型浮空塊的摻雜量與相鄰的每個所述N型浮空塊的摻雜量相等。

在一個實施例中，所述P型浮空塊包括低摻雜的P型摻雜區。

在一個實施例中，所述N型浮空塊包括低摻雜的N型摻雜區，或所述N型浮空塊為所述第一導電類型襯底的一部分。

在一個實施例中，所述P型浮空塊和N型浮空塊均為具有相同高度的長方體結構，每個所述P型浮空塊沿所述第一方向的長度為a，每個所述N型浮空塊沿所述第一方向的長度為b，每個所述P型浮空塊的摻雜濃度為N1，每個所述N型浮空塊的摻雜濃度為N2，且a*N1＝b*N2。

在一個實施例中，所述器件還包括設置于所述第一溝槽柵和第二溝槽柵遠離所述浮空區一側的P型體區。

在一個實施例中，所述器件還包括位于所述P型體區之上的重摻雜N型區以及設置于所述重摻雜N型區之上的發射極。

在一個實施例中，所述第一溝槽柵和第二溝槽柵電位連接到柵電極。