[实用新型]具有屏蔽栅的沟槽型IGBT器件

说明书

本实用新型涉及一种具有屏蔽栅的沟槽型IGBT器件，其在所述IGBT器件的截面上，元胞内的两个元胞沟槽之间设置第二导电类型注入区；在第一导电类型外延层的上方设置场氧化层以及包裹于所述场氧化层内的屏蔽栅多晶硅，所述屏蔽栅多晶硅位于第二导电类型注入区的正上方，屏蔽栅多晶硅通过场氧化层与第二导电类型注入区绝缘隔离；在元胞沟槽内填充有控制栅多晶硅，所述控制栅多晶硅通过元胞沟槽内的控制栅氧化层与元胞沟槽的侧壁、底壁绝缘隔离，所述控制栅多晶硅还覆盖在场氧化层上，且控制栅多晶硅与场氧化层内的屏蔽栅多晶硅交叠。本实用新型结构紧凑，提高器件耐压，降低器件的寄生电容，减少开关损耗，安全可靠。

技术领域

本实用新型涉及一种沟槽型IGBT器件，尤其是一种具有屏蔽栅的沟槽型IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件，它集两种器件的优点于一身，既有MOSFE的电压控制开关、工作频率高与驱动控制电路简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，双极导电，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代电力电子电路中的核心电子元器件之一，广泛地应用在诸如能源、交通、家用电器及航空航天等国民经济的各个领域。

沟槽栅IGBT与平面栅IGBT相比，沟槽结构增大了沟道密度，从而饱和电流密度也相应增加，所以沟槽栅IGBT的短路耐量较低。若要提高沟槽栅IGBT的短路耐量，则需要适当降低沟道密度。但是，如果靠仅仅增大沟槽的间距来减小沟道密度，就会使器件的使耐压降低。为了在击穿电压不受太大影响的前提下使沟道密度降低，提出了dummy结构。沟槽两侧只有其中一部分起导电沟道作用，其余的只用于维持耐压。Dummy结构增加了PIN区域的相对面积，增加了载流子的积累，故进一步降低了导通压降。

然而，dummy trench(假沟槽)结构的沟槽底部为器件的电场集中点，如果不做任何保护，击穿会先发生在沟槽底部，造成不可逆损坏。另外，dummy trench结构增大了元胞中多晶硅的面积，栅漏间的电容因米勒效应成为此器件最关键寄生电容，此电容的减小对开关功耗的减少和速度的提高起到举足轻重的作用。功耗的减少使得效率提高，而速度的提高使得系统中的电感和电容尺寸减小。

因此，一个耐电压足够高，具有低寄生电容的dummy trench器件结构是需要的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有屏蔽栅的沟槽型IGBT器件，其结构紧凑，提高器件耐压，降低器件的寄生电容，减少开关损耗，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述具有屏蔽栅的沟槽型IGBT器件，包括半导体基板以及位于所述半导体基板中心的元胞区，所述半导体基板包括第一导电类型外延层以及位于所述第一导电类型外延层内上部的第二导电类型基区；

元胞区包括若干元胞，每个元胞内包括两个元胞沟槽，所述元胞沟槽位于第二导电类型基区内且元胞沟槽的深度伸入第二导电类型基区下方的第一导电类型外延层内；

在所述IGBT器件的截面上，元胞内的两个元胞沟槽之间设置第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区与元胞沟槽的侧壁接触；第二导电类型基区、第二导电类型注入区分别位于元胞沟槽的两侧，在所述第二导电类型基区内设置第一导电类型源区，第二导电类型基区以及位于所述第二导电类型基区内的第一导电类型源区均与元胞沟槽相应的侧壁接触；

在第一导电类型外延层的上方设置场氧化层以及包裹于所述场氧化层内的屏蔽栅多晶硅，所述屏蔽栅多晶硅位于第二导电类型注入区的正上方，屏蔽栅多晶硅通过场氧化层与第二导电类型注入区绝缘隔离；

在元胞沟槽内填充有控制栅多晶硅，所述控制栅多晶硅通过元胞沟槽内的控制栅氧化层与元胞沟槽的侧壁、底壁绝缘隔离，所述控制栅多晶硅还覆盖在场氧化层上，且控制栅多晶硅与场氧化层内的屏蔽栅多晶硅交叠；