[发明专利]一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，包括：P型集电区(14)、位于P型集电区(14)背面的集电极金属(15)、位于P型集电区(14)正面的N型电场阻止层(13)和位于N型电场阻止层(13)上方的N型漂移区(12)；其特征在于：N型漂移区(12)中具有P+发射区(4)、N+发射区(5)、P型基区(6)、N型电荷存储层(7)、沟槽栅结构、沟槽发射极结构、P型体区(10)和P型层(11)；N型漂移区(12)中间位置具有沿垂直方向部分穿入的沟槽发射极结构，所述沟槽发射极结构包括发射极电极(91)及设于其侧壁的发射极介质层；

所述沟槽发射极结构一侧的N型漂移区(12)顶层中具有与之相连的P+发射区(4)和N+发射区(5)，所述P+发射区(4)和N+发射区(5)相互接触且并排设置，在P+发射区(4)部分上表面和N+发射区(5)的上表面具有发射极金属(1)，在P+发射区(4)部分上表面和沟槽发射极结构部分上表面还具有与发射极金属(1)相连接的串联二极管结构；在P+发射区(4)和N+发射区(5)的下表面具有与之相连的P型基区(6)；P型基区(6)和N型漂移区(12)之间具有N型电荷存储层(7)，还包括沿垂直方向部分穿入所述N型电荷存储层(7)中的沟槽栅结构，沟槽栅结构上表面与发射极金属(1)之间通过第一介质层(31)相隔离，所述沟槽栅结构包括：栅电极(81)、第一栅介质层(82)和第二栅介质层(83)；所述栅电极(81)通过第一栅介质层(82)与底部N型电荷存储层相连(7)，所述栅电极(81)通过第二栅介质层(83)与N+发射区(5)、P型基区(6)和侧边N型电荷存储层相连(7)；所述沟槽栅结构的深度大于P型基区(6)的结深且小于N型电荷存储层(7)的结深；

所述沟槽发射极结构另一侧的N型漂移区(12)中具有与之相连的P型体区(10)，所述P型体区(10)上方具有与之相连的第三介质层(33)，并且所述第三介质层(33)与所述串联二极管结构相连；所述沟槽发射极结构下方的N型漂移区(12)中还具有与发射极电极(91)相接触的P型层(11)，所述P型层(11)向一侧横向延伸至N型电荷存储层(7)下方的N型漂移区(12)中。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述沟槽发射极结构通过第二发射极介质层(92)与P+发射区(4)、P型基区(6)和N型电荷存储层相连(7)相连，所述沟槽发射极结构通过第一发射极介质层(93)与P型体区(10)相连。

3.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述串联二极管结构采用PN结二极管结构或者齐纳二极管结构。

4.根据权利要求3所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述串联二极管结构包括第一P型掺杂区(21)、第一N型掺杂区(22)、第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)；其中：第一P型掺杂区(21)与P型体区(71)接触，第一N型掺杂区(22)、第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)与沟槽发射电极(91)和P+发射区(4)之间通过第二介质层(32)相隔离；第一P型掺杂区(21)与第一N型掺杂区(22)相邻且接触形成第一PN结二极管，所述第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)相邻且接触形成第二PN结二极管，第一PN结二极管和第二PN结二极管之间通过浮空金属层(16)相连。

5.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述沟槽栅结构还包括：位于栅电极(81)底部的分裂电极(84)和分裂电极介质层(85)；所述分裂电极(84)与栅电极(81)之间通过第一栅介质层(82)隔离，所述分裂电极(84)与N型电荷存储层(7)和N型漂移区(12)分别通过分裂电极介质层(85)隔离。

6.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述沟槽栅结构底部还具有第二P型层(1102)。

7.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述N型电荷存储层(7)的结深小于所述沟槽发射电极(91)的深度。