[实用新型]宽沟槽栅IGBT芯片

说明书

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种宽沟槽栅IGBT芯片，包括IGBT芯片本体，IGBT芯片本体包括N‑型衬底，N‑型衬底的上表面开设有多个宽沟槽，宽沟槽的内部填充中部绝缘物，宽沟槽的内壁设置沟槽内氧化层，沟槽内氧化层的侧壁外侧设置多晶硅墙，所述中部绝缘物位于宽沟槽内的多晶硅墙之间；本实用新型采用宽沟槽栅设计，提升了IGBT芯片的电导调制效果，达到低VCEsat的功能，降低了IGBT芯片的通态功耗；另外，通过在宽沟槽中设置多晶硅墙，与现有技术的沟槽式IGBT结构相比，该宽沟槽栅IGBT芯片中宽沟槽底部多晶硅与集电极间的电容Cgc(米勒电容)减小，提高了IGBT的开关频率，降低了IGBT的开关损耗。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种宽沟槽栅IGBT芯片。

背景技术

目前，现有的沟槽式IGBT芯片，其结构如图2所示：包括N-型衬底7，在N-型衬底7的底部设置有N型电场中止层8、P型注入区9，在P型注入区9的下部设置底层金属层10并引出集电极，在N-型衬底7的上表面开设有若干沟槽，现有技术中沟槽宽度为1μm，在沟槽内设置沟槽内氧化层3，在沟槽内还填充多晶硅，自多晶硅引出栅极，沟槽之间设置有MOS结构，在MOS结构上开设接触孔引出发射极。

IGBT等功率电子器件在工作中，由于自身的功率损耗，将引起IGBT温度升高。引起功率器件发热的原因主要有两个，一是功率器件导通时产生的通态损耗，二是功率器件的开通与关断过程中产生的开关损耗。通态损耗主要与功率器件的导通压降、承载电流以及导通占空比有关；开关损耗主要与功率器件的承载电压、电流以及开关频率有关。

传统IGBT技术是以比较厚的硅片为基础的，意味着导通状态下衬底的内部电阻相当大，若为了降低电阻，调整衬底掺杂浓度会对器件其它参数带来不利的影响，衬底厚度是标志通态损耗大小的参数——饱和电压Vcesat的主要决定因素，衬底越厚，饱和电压越大。

为了改善IGBT的通态损耗，现有技术中有背面场中止(fieldstop)技术，通过在IGBT的衬底区和集电极区之间加入一个N型电场中止层8(如图2所示)，使电场强度在这一层中基本降低到零，故IGBT的电压阻断能力与衬底厚度不再有关系，因此衬底可以研磨得更薄，这就使IGBT具有很低的饱和电压，因而有更低的通态损耗。

IGBT的电导调制效果可以降低器件的通态电阻，当对IGBT施加正向电压Vge时，栅极电流对栅极和发射极之间的电容Cge充电，但电压Vge大于开启电压Vth时，栅氧化层的外周圈形成薄薄的N型反型层，N型反型层将N+型区与N-衬底相连形成了导电通道，即IGBT芯片中的PNP电晶体的中的N-型衬底中形成电流，激发空穴从P型注入区注入到N-型衬底中，达到电导调制效果，大幅降低了N-型衬底的电阻，达到可以导通大电流及低VCEsat的功能。

现有技术中有通过改善IGBT中电导调制效果达到低VCEsat的功能，通过按比例开发射极接触孔4(如图2所示)，提高了该MOS结构下的N-衬底7区中从P型注入区9注入的空穴电流密度，提升了IGBT的电导调制效果，但未开接触孔4下的MOS结构失去了其功能。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种宽沟槽栅IGBT芯片，结构简单，改善了IGBT芯片中电导调制效果，达到了降低导通压降的目的，降低了通态功耗。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述宽沟槽栅IGBT芯片，包括IGBT芯片本体，IGBT芯片本体包括N-型衬底，N-型衬底的上表面开设有多个宽沟槽，宽沟槽的内部填充中部绝缘物，宽沟槽的内壁设置沟槽内氧化层，沟槽内氧化层的侧壁外侧设置多晶硅墙，所述中部绝缘物位于宽沟槽内的多晶硅墙之间。