[发明专利]一种双向沟槽栅电荷存储型IGBT及其制作方法

摘要

一种双向沟槽栅电荷存储型IGBT及其制作方法，属于功率半导体器件技术领域。通过减小传统双向沟槽栅电荷存储型IGBT结构中发射区沿基区顶层延伸的深度，并引入分裂沟槽栅结构，所述分裂沟槽栅结构包括栅电极及其周侧栅介质层和位于栅电极底部且通过栅介质层相连的分裂电极及其周侧分裂电极介质层，所述分裂电极与发射极金属等电位。本发明提出的器件结构在实现对称的正/反向导通与关断特性的同时提高了器件的综合性能，能够避免电荷存储层的掺杂浓度和厚度对器件耐压的限制的同时，改善了器件的短路安全工作区、温度特性、器件正向导通压降Vceon与关断损耗Eoff之间的折中关系、避免了器件开启动态过程中的电流、电压振荡和EMI问题，提高了器件的可靠性。

主权项

1.一种双向沟槽栅电荷存储型IGBT，其二分之一元胞包括分别设置在第一导电类型半导体漂移区(9)正面和背面的MOS结构；其特征在于：正面MOS结构包括正面发射极金属(1)、正面隔离介质层(2)、正面分裂沟槽栅结构、正面第一导电类型半导体发射区(3)、正面第二导电类型半导体体接触区(4)、正面第二导电类型半导体基区(5)和正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)；背面MOS结构包括背面发射极金属(21)、背面隔离介质层(22)、背面分裂沟槽栅结构、背面第一导电类型半导体发射区(23)、背面第二导电类型半导体体接触区(24)、背面第二导电类型半导体基区(25)和背面第一导电类型半导体电荷存储层(26)；所述正面MOS结构中，正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)位于所述正面第一导电类型半导体漂移区(9)的顶层；所述正面第二导电类型半导体基区(5)位于正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)的顶层；所述正面第二导电类型半导体体接触区(4)和正面第一导电类型半导体发射区(3)相互独立且并列设置在正面第二导电类型半导体基区(5)的顶层；所述第一导电类型半导体漂移区(9)的顶层还具有正面分裂沟槽栅结构，所述正面分裂沟槽栅结构包括正面栅电极(71)及其周侧的正面栅介质层(72)和正面分裂电极(81)及其周侧的正面分裂电极介质层(82)；所述正面栅电极(71)自器件顶层向下穿入的深度小于正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)的结深，正面分裂电极(81)和正面栅电极(71)在器件中的延伸方向一致，正面分裂电极(81)位于正面栅电极(71)的底部且正面分裂电极(81)与正面栅电极(71)之间通过正面栅介质层(72)相连，正面分裂电极(81)向下穿入的深度大于正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)的结深；正面栅电极(71)与正面第一导电类型半导体发射区(3)、正面第二导电类型半导体基区(5)和正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)之间通过正面栅介质层(72)相连；正面分裂电极(81)至少与正面第一导电类型半导体电荷存储层(6)和正面第一导电类型半导体漂移区(9)之间通过正面分裂电极介质层(82)相连；正面栅电极(71)及其周侧的正面栅介质层(72)的上表面具有正面隔离介质层(2)；正面隔离介质层(2)、正面第一导电类型半导体发射区(4)和正面第一导电类型半导体发射区(3)的上表面与正面发射极金属(1)相连；所述背面MOS结构与正面MOS结构相同。