[发明专利]具有分流区的沟槽栅IGBT器件及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有分流区的沟槽栅IGBT器件及制备方法，其在元胞沟槽槽底的正下方设置第二导电类型分流区，所述第二导电类型分流区包覆元胞沟槽的槽底；在元胞沟槽内填充有发射极金属以及栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅在元胞沟槽内位于发射极金属的外圈，发射极金属通过金属绝缘隔离体与栅极导电多晶硅绝缘隔离，栅极导电多晶硅通过绝缘栅氧化层与所在元胞沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离，填充在元胞沟槽内的发射极金属与所在元胞沟槽槽底下方的第二导电类型分流区欧姆接触。本发明能有效提升抗闩锁能力以及耐压能力，减小米勒电容，有效提高IGBT器件的开关效率，减低开关损耗。

技术领域

本发明涉及一种沟槽栅IGBT器件及制备方法，尤其是一种具有分流区的沟槽栅IGBT器件及制备方法，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件。它集两种器件的优点于一身，既有MOSFET的电压控制开关、工作频率高与驱动控制电路简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，双极导电，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代电力电子电路中的核心电子元器件之一，广泛地应用在诸如能源、交通、家用电器及航空航天等国民经济的各个领域。

现有的沟槽栅IGBT，沟槽栅底部为器件的电场集中点，如果不做任何保护，击穿会先发生在沟槽底部，会造成不可逆损坏。另外，沟槽结构增大了元胞中多晶硅的面积，栅极-集电极间的电容因米勒效应成为此器件最关键寄生电容，所述电容的减小对开关功耗的减少和速度的提高起到举足轻重的作用。功耗的减少使得效率提高，而速度的提高使得系统中的电感和电容尺寸减小。而且，一旦寄生晶闸管闩锁，就不能再用栅信号控制器件工作，当有突发浪涌电流发生闩锁时，IGBT结构可能经历破坏性失效，提高器件的抗闩锁能力很有必要。

IGBT器件的开关过程就是对栅极电容进行充放电的过程，栅极电容越大，充放电时间越长，因此，在IGBT开关过程中，栅极电容特别是米勒电容Cgc对IGBT器件的动态损耗具有重要影响。

米勒电容Cgc是集电极与栅电极之间的电容，由栅电极面积、栅电极下方的介质、漂移区中的结电容等决定。减小米勒电容可以有效地提高IGBT的开关速度，降低整体功耗

因此，一个耐电压足够高，抗闩锁能力强，具有低寄生电容的IGBT器件是需要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有分流区的沟槽栅IGBT器件及制备方法，其能有效提升抗闩锁能力以及耐压能力，减小米勒电容，有效提高IGBT器件的开关效率，减低开关损耗。

按照本发明提供的技术方案，所述具有分流区的沟槽栅IGBT器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及设置于所述半导体基板中心区的有源区，所述有源区内的元胞采用沟槽结构，元胞的元胞沟槽位于半导体基板内；

在元胞沟槽槽底的正下方设置第二导电类型分流区，所述第二导电类型分流区包覆元胞沟槽的槽底；在元胞沟槽内填充有发射极金属以及栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅在元胞沟槽内位于发射极金属的外圈，发射极金属通过金属绝缘隔离体与栅极导电多晶硅绝缘隔离，栅极导电多晶硅通过绝缘栅氧化层与所在元胞沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离，填充在元胞沟槽内的发射极金属与所在元胞沟槽槽底下方的第二导电类型分流区欧姆接触。

在所述IGBT器件的截面上，在元胞沟槽的两侧设置第一导电类型载流子存储层，所述第一导电类型载流子存储层位于元胞沟槽槽底的上方；在第一导电类型载流子存储层的上方设置第二导电类型基区，在第二导电类型基区内设置第一导电类型发射区以及第二导电类型发射区；

所述第一导电类型发射区、第二导电类型基区以及第一导电类型载流子存储层均与元胞沟槽的外侧壁接触，填充在元胞沟槽内的发射极金属还覆盖在半导体基板上，且覆盖在半导体基板上的发射极金属还与第一导电类型发射区以及第二导电类型发射区欧姆接触。