[发明专利]具有集成栅源电容的IGBT器件

说明书

本发明涉及一种具有集成栅源电容的IGBT器件，其在半导体基板内还设置至少一个用于形成栅源电容的沟槽栅，所述沟槽栅包括位于第二导电类型阱区内的电容沟槽，所述电容沟槽的高度小于第二导电类型阱区的深度；所述电容沟槽的侧壁及底壁设置覆盖有电容绝缘氧化层，并在覆盖有电容绝缘氧化层的电容沟槽内填充有电容导电多晶硅，且所述电容沟槽的槽口由第一主面上的电容绝缘介质层覆盖；电容沟槽内的电容导电多晶硅与半导体基板第一主面上用于形成栅电极的栅极金属欧姆接触。本发明结构紧凑，能在不增加芯片面积的情况下集成得到栅源电容，可以灵活设计栅源电容的分布状态，且能精确控制栅源电容的电容值，与现有工艺相兼容，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件，尤其是一种具有集成栅源电容的IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

目前，功率器件追求高功率密度，使得芯片体积越来越小、电流密度越来越大，而大电流密度功率器件的快速开通和关断容易使功率器件承受高电压应力（高压高电流和高电压电流的变化速率），高电压应力容易导致器件瞬间损坏；此外，栅控信号以及输出电压电流波形易振荡，这种振荡对大功率模块里面的并联芯片极为不利，容易导致并联芯片电流分布不均匀，从而导致烧坏器件。

而解决以上功率器件快速开通、关断以及栅控信号振荡的一种有效方法就是在功率器件内集成栅源电容，集成栅源电容后，器件栅极充电时间长，器件开通变慢，而栅极和集电极的米勒电容相对于栅源电容变小，器件栅极电压振荡可以得到很好的抑制。

目前，解决栅控信号振荡或者栅极开通、关断太快的最接近的现有技术，是在互联层集成栅源电容，即在功率器件正面元胞制备后，在金属互联层直接制备栅源电容，这种集成栅电容的介质一般为互联层的绝缘介质。

如图1所示，为现有集成栅源电容的示意图，所述IGBT器件包括源极导体30、绝缘介质层31、多晶硅栅极32、阱区33以及衬底34；其中，源极导体30通过接触孔与阱区33欧姆接触，多晶硅栅极32与正面元胞以及栅极焊盘电连接，因此，这种集成栅源电容的方式可以有多种方式，第一种方式为通过源极导体30、多晶硅栅极32以及绝缘介质层21形成栅源电容，第二种方式为通过多晶硅栅极33、阱区33以及位于多晶硅栅极32与阱区33间的绝缘介质层31来形成栅源电容，第三种形成栅源电容的方式是将第一种方式与第二种方式相结合来形成所需的栅源电容。

一般各互联层材料都是通过淀积、化学机械抛光和刻蚀形成的，因此各层材料的尺寸精度较差，而且尺寸一般比较大（微米量级）。上述集成栅源电容的缺点是集成栅电容的大小范围非常有限，因为互联层的绝缘介质层2一般比较厚，这样如果要集成大的电容时，就需要大的额外芯片面积（因为互联层介质较厚），而且精度比较差（电容介质的厚度不易精确控制）。同时栅电容的面积受到栅极以及源极金属布线的限制，集成栅源电容不可以在较大范围内变动，也不能根据设计的需要灵活的调整电容分布于芯片各处的大小。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有集成栅源电容的IGBT器件，其结构紧凑，能在不增加芯片面积的情况下集成得到栅源电容，可以灵活设计栅源电容的分布状态，且能精确控制栅源电容的电容值，与现有工艺相兼容，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有集成栅源电容的IGBT器件，包括具有两个相对主面的半导体基板，半导体基板的两个相对主面包括第一主面以及与第一主面相对应的第二主面；半导体基板的第一主面与第二主面间包括第一导电类型基区；在半导体基板的第一导电类型基区内设置若干规则排布且相互平行分布的有源元胞，所述有源元胞包括位于第一导电类型基区内上部的第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区与半导体基板第一主面上的源极金属欧姆接触；