[實(shí)用新型]溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020393712.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211480037U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱賢龍;閆鵬修
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/423;H01L29/06
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 史治法

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)，包括：第一導(dǎo)電類型的襯底；第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，形成于所述第一導(dǎo)電類型的襯底內(nèi)；溝槽柵極，位于所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)內(nèi)；所述溝槽柵極包括：絕緣隔離層；柵極導(dǎo)電層，位于所述絕緣隔離層的上表面；柵氧化層，位于所述絕緣隔離層的上表面，且位于所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)與所述柵極導(dǎo)電層之間。本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置絕緣隔離層，有效地減小了溝槽柵極中有效柵多晶硅層的填充深度，降低了溝槽柵極填充的工藝難度及制造成本，減小溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)的柵極輸入電容，在提高了電流密度的同時(shí)還能保證溝槽柵極具有足夠高的擊穿電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)具有通態(tài)壓降低、電流容量大、輸入阻抗高、響應(yīng)速度快和控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、信息、新能源、醫(yī)學(xué)、交通、軍事和航空領(lǐng)域。

目前，IGBT朝著高功率密度、高開(kāi)關(guān)速度與低功耗的方向發(fā)展，由于提高IGBT的導(dǎo)通壓降會(huì)增強(qiáng)其導(dǎo)通時(shí)的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致IGBT在關(guān)斷時(shí)大量的載流子花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間去完成復(fù)合，從而會(huì)增加IGBT的關(guān)斷損耗。

為了進(jìn)一步提高IGBT的功率密度及擊穿電壓的同時(shí)降低輸入電容，以繼續(xù)優(yōu)化降低IGBT的導(dǎo)通壓降與關(guān)斷損耗的折中關(guān)系，實(shí)現(xiàn)更低的功耗、更高的工作電壓及安全穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠提高工作電壓、電流密度且降低輸入電容，以提高自身工作的安全與穩(wěn)定性的溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)，包括：第一導(dǎo)電類型的襯底；

第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，形成于所述第一導(dǎo)電類型的襯底內(nèi)；

溝槽柵極，位于所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)內(nèi)；所述溝槽柵極包括：絕緣隔離層；

柵極導(dǎo)電層，位于所述絕緣隔離層的上表面；

柵氧化層，位于所述絕緣隔離層的上表面，且位于所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)與所述柵極導(dǎo)電層之間。

在上述示例中，通過(guò)將溝槽柵極設(shè)置成自下往上依次層疊的絕緣隔離層及柵極導(dǎo)電層，設(shè)置柵氧化層位于絕緣隔離層的上表面，并設(shè)置柵氧化層位于所述柵極導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)之間，使得絕緣隔離層有效地減小了溝槽柵極中有效柵多晶硅層的填充深度，降低了溝槽柵極填充的工藝難度及制造成本。可以設(shè)置絕緣隔離層為中部為部分導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得絕緣隔離層中位于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)之間的絕緣層之間形成電容器結(jié)構(gòu)，所述電容器與柵氧化層形成的電容器并聯(lián)，可以減小溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)的柵極輸入電容，在提高了電流密度的同時(shí)還能保證溝槽柵極具有足夠高的擊穿電壓。溝槽柵極使得器件的柵極電壓在縱向分布，可以在提高器件承壓能力的同時(shí)減小器件橫截面的尺寸；采用溝槽柵極結(jié)構(gòu)，可以縮小元胞尺寸，大大提高元胞密度，每個(gè)芯片的溝道總寬度增加，減小了溝道電阻。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)還包括：

第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)，位于所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)上；所述溝槽柵極貫穿所述第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)并延伸至所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)內(nèi)。

在上述示例中，第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)的深度小于第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)的深度，并且第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)的深度小于溝槽柵極的深度，可以確保第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)不會(huì)阻礙器件導(dǎo)通時(shí)電子的流動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述溝槽型IGBT器件結(jié)構(gòu)還包括：

第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)，位于所述第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)內(nèi)；所述溝槽柵極貫穿所述第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)及所述第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)并延伸至所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)內(nèi)；