[发明专利]一种沟槽栅IGBT器件

说明书

本发明公开了一种沟槽栅IGBT器件，包括从下到上依次设置的阳极区、缓冲区、漂移区、N阱区和P阱区，还包括从上到下贯穿所述N阱区和P阱区且伸入所述漂移区的沟槽栅以及设置在所述漂移区顶部与所述N阱区连接的深P阱区。通过在IGBT器件的漂移区设置与N阱区连接的深P阱区，由于深P阱区处在沟槽栅IGBT非沟道区，可以将沟槽栅氧化层底部的电场峰值转移至深P阱区，使雪崩击穿点远离寄生晶闸管电流通路，进而提升沟槽栅IGBT的安全工作区，提升IGBT器件的性能，结构简单。

技术领域

本发明涉及IGBT器件领域，具体地涉及一种沟槽栅IGBT器件。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关过程中漂移区电场浓度容易被高浓度载流子所调制，因此容易在较高的关断电流密度下发生动态雪崩，产生额外的空穴和电子电流，导致其RBSOA(反向偏置安全工作区)能力下降，尤其是在高DC电压情形下，这种情况容易变得恶劣。特别地，在沟槽栅IGBT中，由于沟槽栅深入到漂移区体内，其底部电场峰值较高，导致动态雪崩往往首先发生在该处，使高压IGBT极易发生动态雪崩，并由此导致安全工作能力变弱。

为改善绝缘栅双极晶体管(IGBT)的安全工作SOA)，增大其抗闩锁能力，通常在其阴极引入深的、高掺杂的p+基区。在IGBT关断期间该深p+基区主要作用为：第一，在关断期间有效地收集空穴，减小经由IGBT沟道区进入阴极的空穴的数目，防止早期的寄生晶闸管闩锁；第二通过侧向延伸p+基区，减小n+源区下的P基区电阻，减小寄生晶闸管闩锁效应。

现有技术中，主要通过增大P+区可以增加由它流出IGBT阴极的空穴电流，由此使IGBT抗闩锁能力增强，进而增强其安全工作区。然而，增大P+区实际上也削弱了IGBT阴极电子注入能力，显而易见会导致IGBT导通压降增大。

发明内容

本发明提供了一种沟槽栅IGBT器件，提升沟槽栅IGBT的安全工作区。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种沟槽栅IGBT器件，包括从下到上依次设置的阳极区、缓冲区、漂移区、N阱区和P阱区，还包括从上到下贯穿所述N阱区和P阱区且伸入所述漂移区的沟槽栅以及设置在所述漂移区顶部与所述N阱区连接的深P阱区。

其中，所述深P阱区的结深大于所述沟槽栅的结深。

其中，所述深P阱区的结深与所述沟槽栅的结深差值为7um～8um。

其中，所述深P阱区与所述结深大于等于结宽。

其中，所述深P阱区的纵截面为半椭圆形或梯形。

其中，所述深P阱区与相邻的两个所述沟槽栅的横向间距相等。

其中，所述阳极区为N+接触分区与P型接触分区横向交替设置的阳极区。

其中，所述N+接触分区的掺杂浓度为1e19cm-3～1e21cm-3。

其中，多个所述深P阱区沿着与所述沟槽栅的横向延伸方向周期性间隔设置。

其中，还包括设置在所述漂移区、包围所述沟槽栅的假栅底部且顶部与所述N阱区连接的假栅深P阱区。

本发明实施例提供的沟槽栅IGBT器件，与现有技术相比较具有以下有益效果：