[发明专利]一种新型绝缘栅双极性晶体管

说明书

本发明公开了一种新型绝缘栅双极性晶体管，包括：集电极结构，包括：自下而上依次生长形成的集电极、P+集电极区以及N+缓冲区；N‑漂移区，位于N+缓冲区之上；表面结构，位于N‑漂移区之上，表面结构包括：两个沟槽栅极，沟槽栅极延伸至N‑漂移区；P基区以及浮空P基区，P基区位于沟槽栅极的内侧，浮空P基区位于沟槽栅极的外侧；沟槽发射极，位于P基区中；第一N+发射极以及P+发射极，位于沟槽栅极内侧；第一N+发射极和P+发射极依次交替设置在垂直于平面的z方向上；第二N+发射极，位于沟槽发射极的两侧；顶部发射极，覆盖P基区、浮空P基区、沟槽栅极、第一N+发射极和P+发射极、沟槽发射极以及第二N+发射极，且顶部发射极连接沟槽发射极。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种新型绝缘栅双极性晶体管。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一种压控型功率器件，由于IGBT结合了金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)和双极结型晶体管(BipolarJunction Transistor，BJT)的优势，同时具有了MOSFET器件开关速度快、高输入阻抗和BJT器件导通压降低和电流驱动能力强的特点，因此广泛应用于各个领域。

现有的沟槽栅IGBT器件的栅结构是由沟槽栅极和栅介质层组成的，当栅极电压高于器件阈值电压时，NMOS导通，电流由N+发射极进入N-漂移区，给宽基区PNP晶体管提供基极驱动电流，开启PNP晶体管，使器件导通；当栅极电压低于阈值电压时，NMOS关断，此时不再有电流注入N-漂移区，器件关断。随着对器件开关速度的进一步追求，窄台面技术随之得到了应用。但是台面宽度进一步降低，会使导通时空穴电流容易进入电子沟道反型区，使沟道区发生电导调制，发生了CIBL(集电极偏置感应势垒降低效应)，导致器件的跨导增大，阈值电压降低。CIBL和高跨导的组合可能会导致短路故障，因为轻微的栅极电压不稳定可能会导致集电极电流的较大变化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型绝缘栅双极性晶体管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种新型绝缘栅双极性晶体管，包括：

集电极结构，包括：自下而上依次生长形成的集电极、P+集电极区以及N+缓冲区；

N-漂移区，位于所述N+缓冲区之上；

表面结构，位于所述N-漂移区之上，所述表面结构包括：两个沟槽栅极，所述沟槽栅极延伸至所述N-漂移区；

P基区以及浮空P基区，所述P基区位于所述沟槽栅极的内侧，所述浮空P基区位于所述沟槽栅极的外侧；

沟槽发射极，位于所述P基区中；

第一N+发射极以及P+发射极，位于所述沟槽栅极内侧；所述第一N+发射极和所述P+发射极依次交替设置在垂直于平面的z方向上；

第二N+发射极，位于所述沟槽发射极的两侧；

顶部发射极，覆盖所述P基区、所述浮空P基区、所述沟槽栅极、所述第一N+发射极和所述P+发射极、所述沟槽发射极以及所述第二N+发射极，且所述顶部发射极连接所述沟槽发射极。

可选的，所述P+发射极在z方向上的深度大于所述第一N+发射极在z方向上的深度。

可选的，所述第一N+发射极的厚度为0.3μm，在z方向上的深度为0.4μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3。