[實用新型]一種增強型溝槽柵IGBT

有效

• 申請號: 202120992600.6
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN216133866U
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 陸界江;吳磊;李嬌
• 申請（專利權）人: 上海睿驅微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

本實用新型公開了一種增強型溝槽柵IGBT，設置發射極、N+發射區、P基區、溝槽柵、虛擬多晶硅、浮動P區、n?截止區和n?漂移區；虛擬多晶硅的兩側分別與溝槽柵之間設置浮動P區，溝槽柵之間除設置虛擬多晶硅和浮動P區之外的區域設置P基區，P基區表面兩側設置N+發射區，所述P基區和浮動P區均設置于n?漂移區的上方；n?漂移區的下方設置n?截止區，n?型截止區的下方設置p型集電極區，p型集電極區的下方連接集電極。由于虛擬溝道中的p區與多晶硅和外發射極電極之間的連接以及獨特的柵結構的引入，使得從浮動p區到有源柵電極的位移電流較小，從而獲得良好的di/dt可控性。

技術領域

本實用新型涉及屬于功率半導體器件技術領域，具體涉及一種增強型溝槽柵IGBT。

背景技術

IGBT是家電、工業、可再生能源、UPS、鐵路、電機驅動和EVHEV應用等電力電子應用中應用最廣泛的功率器件，由于其結構中存在雙極結晶體管，因此具有非常高的電流處理能力，大約有數百個這些IGBT可以控制數百千瓦的負載，在許多應用中都很有用。IGBT特別適用于低占空比、低頻率、高電壓和負載變化，使其能夠用于機車列車、電動汽車和混合動力電動汽車。太陽能和風能等可再生能源領域的增長導致了對大功率IGBT的巨大需求。風力渦輪機中使用的電機為變速型，需要使用大功率IGBT以提高效率。隨著發展中國家基礎設施活動的增長，對高壓機械的需求預計將增長，從而推動市場對大功率IGBT的需求。IGBT在電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）中的應用包括它們在動力系統和充電器中的應用，用于向電機輸送和控制電力。

基于市場需求，近30年來，IGBT技術得到了長足的發展，并延續了技術發展的趨勢。近十年來，隨著電動汽車和混合動力汽車技術的進步，IGBT技術得到了更為先進的發展，全球領先的汽車制造商之間的競爭日趨激烈。

預計在預測期內，電動汽車/混合動力汽車的IGBT市場將增長三倍，占總市場的50%以上。在上述對IGBT需求巨大的情況下，為了顯著改善這種折衷關系，開發了具有浮動p區的IGBT，即IEGT（Injection Enhanced IGBT），它在IGBT的表層側具有電分離的浮動p區。IEGT結構如圖1所示，IEGT已成為電動汽車、列車和大功率應用等電力電子領域的主要功率器件概念。

近年來，在采用IGBT和IEGT的逆變電路中，由高di/dt和波形振蕩引起的噪聲問題已成為非常嚴重的問題。

發明內容

本實用新型旨在提出一種增強型溝槽柵IGBT來提高IEGT電磁兼容性和降低功率損耗。本實用新型采用以下技術方案。

首先提出一種增強型溝槽柵IGBT，包括：設置發射極、N+發射區、P基區、溝槽柵、虛擬多晶硅、浮動P區、n-截止區和n-漂移區；虛擬多晶硅的兩側分別與溝槽柵之間設置浮動P區，溝槽柵之間除設置虛擬多晶硅和浮動P區之外的區域設置P基區，P基區表面兩側設置N+發射區，所述P基區和浮動P區均設置于n-漂移區的上方；n-漂移區的下方設置n-截止區，n-型截止區的下方設置p型集電極區，p型集電極區的下方連接集電極。

進一步地，所述溝槽柵外層靠近浮動P區一側的柵氧化層比靠近P基區一側的柵氧化層厚。

進一步地，加大所述溝槽柵底部柵極氧化膜的厚度。

進一步地，所述虛擬多晶硅平行于所述溝槽柵。

進一步地，所述虛擬多晶硅為兩個，且兩個虛擬多晶硅分離并且中間間隔窄P基區，兩個虛擬多晶硅與發射極相連。

進一步地，浮動P區與發射極相連。

本實用新型所取得的有益技術效果：

1）由于虛擬溝道中的p區與多晶硅和外發射極電極之間的連接以及獨特的柵結構的引入，使得從浮動p區到有源柵電極的位移電流較小，從而獲得良好的di/dt可控性。