[发明专利]绝缘栅双极型晶体管器件及其制作方法、电力电子设备

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种绝缘栅双极型晶体管器件及其制作方法、电力电子设备，以增大栅极沟道的面积，降低栅极沟道的电阻，从而降低绝缘栅双极型晶体管器件的制作难度，改善绝缘栅双极型晶体管器件的闩锁效应。绝缘栅双极型晶体管器件包括发射极结构和栅极结构，其中：所述发射极结构位于所述栅极结构外的区域；所述栅极结构包括平行设置的多组栅极；每组栅极包括沿第一方向间隔设置的多个沟槽栅单元、以及用于连接所述多个沟槽栅单元的连接部，所述沟槽栅单元的垂直于第一方向的长度大于相邻两个沟槽栅单元之间的间距，所述连接部设置于所述多个沟槽栅单元靠近所述发射极结构的一侧。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种绝缘栅双极型晶体管器件及其制作方法、电力电子设备。

背景技术

在电力电子领域，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是最具代表性的功率器件。绝缘栅双极型晶体管是由双极结型晶体管(BipolarJunction Transistor，BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS)组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，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。

现有一种沟槽栅结构的绝缘栅双极型晶体管器件，其结构主要包括平行设置的多个沟槽栅，发射极接触孔位于相邻的沟槽栅之间。沟槽栅结构的IGBT器件具有导通压降小，器件元胞尺寸小，集成度高等优点。

然而，由于沟槽栅结构的集成度高，并且绝缘栅双极型晶体管器件本身体积较小，多个沟槽栅相互之间的间隔排布较为密集，从而增大了制作工艺的难度。

发明内容

本发明实施例提供一种绝缘栅双极型晶体管器件及其制作方法、电力电子设备，以增大栅极沟道的面积，降低栅极沟道的电阻，从而降低绝缘栅双极型晶体管器件的制作难度，改善绝缘栅双极型晶体管器件的闩锁效应。

本发明实施例提供了一种绝缘栅双极型晶体管器件，包括发射极结构和栅极结构，其中：

所述发射极结构位于所述栅极结构外的区域；

所述栅极结构包括平行设置的多组栅极；

每组栅极包括沿第一方向间隔设置的多个沟槽栅单元、以及用于连接所述多个沟槽栅单元的连接部，所述沟槽栅单元的垂直于第一方向的长度大于相邻两个沟槽栅单元之间的间距，所述连接部设置于所述多个沟槽栅单元靠近所述发射极结构的一侧。

在上述实施例中，可选的，在每组栅极内，所述多个沟槽栅单元等间距排布。

在上述实施例中，可选的，所述栅极结构的沟槽栅单元呈阵列排布。

在上述任一实施例中，可选的，所述连接部为多晶硅连接部。

在上述任一实施例中，可选的，所述绝缘栅双极型晶体管器件具体包括：N型半导体衬底，以及设置于所述N型半导体衬底的一侧且沿远离所述N型半导体衬底的方向依次设置的P型阱、N型发射极、所述连接部和金属层，其中：所述金属层与所述N型发射极位置相对的部分形成所述发射极结构；所述多个沟槽栅单元设置于所述N型发射极靠近所述金属层的一侧表面并沿朝向所述N型半导体衬底的方向贯穿至所述N型半导体衬底。

在上述实施例中，可选的，所述绝缘栅双极型晶体管器件还包括位于所述N型发射极与所述连接部之间的第一介质层，以及位于所述连接部与所述金属层之间的第二介质层。

在上述实施例中，可选的，所述绝缘栅双极型晶体管器件还包括位于所述多个沟槽栅单元与所述发射极结构之间的第三介质层。