[发明专利]一种具有自偏置分离栅结构IGBT

权利要求书

1.一种具有自偏置分离栅结构IGBT，包括：集电极金属(1)、位于集电极金属(1)上表面的为P+型集电区(2)、位于P+型集电区(2)上表面的N型场阻止层(3)、位于N型场阻止层(3)上表面的N-漂移区(4)；位于N-漂移区(4)上层从一端到另一端依次具有P型浮空区(8)、沟槽栅结构和N型电荷存储层(7)，N型电荷存储层(7)的掺杂浓度大于或等于N-漂移区(4)的掺杂浓度；P型浮空区(8)和沟槽栅结构的结深大于N型电荷存储层(7)的结深；N型电荷存储层(7)上表面具有P型基区(9)，P型基区(9)上表面并排设置有相互独立的N+发射区(11)、P+发射区(10)，N+发射区(11)位于靠近沟槽栅结构一侧；其特征在于，所述沟槽栅结构包括分离栅介质层(51)、分离栅电极(52)、沟槽栅介质层(61)和沟槽栅电极(62)，分离栅电极(52)的结深大于N型电荷存储层(7)的结深，沟槽栅电极(62)的结深大于P型基区(9)的结深并小于N型电荷存储层(7)的结深；分离栅电极(52)半包围沟槽栅电极(62)；分离栅电极(52)的底部通过分离栅介质层(51)与N-漂移区(4)隔离，分离栅电极(52)的侧面通过分离栅介质层(51)与P型浮空区(8)、N型电荷存储层(7)隔离；沟槽栅电极(62)通过栅介质层(61)与N+发射区(11)、P型基区(9)和N型电荷存储层(7)隔离；分离栅电极(52)通过分离栅介质层(51)与沟槽栅电极(62)隔离；分离栅介质层(51)上表面具有第二介质层(122)，分离栅电极(52)上表面具有第一金属(141)；沟槽栅电极(62)上表面具有第一介质层(121)；P型浮空区(8)上表面具有第二金属(142)；N+发射区(11)、P+发射区(10)上表面具有发射极金属(13)；第一金属(141)通过二极管与第二金属(142)连接，二极管的负极接第一金属(141)；第一金属(141)通过电容与发射极金属(13)连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自偏置分离栅结构IGBT，其特征在于：在所述第二介质层(122)上表面第二金属(142)一侧集成相互接触并排放置的P+区(151)和N+区(152)；在所述N+区(152)一侧、第二介质层(122)上表面有金属层(143)。

3.根据权利要求1所述的一种具有自偏置分离栅结构IGBT，其特征在于：在第一介质层(121)内部有多晶硅层(161)，多晶硅层(161)与第一金属(141)相连；所述多晶硅层(161)与第一介质层(121)、发射极金属(13)构成电容。

4.一种具有自偏置分离栅结构IGBT，包括，集电极金属(1)；位于集电极金属(1)上表面的P+型集电区(2)、P+型集电区(2)上表面的N型场阻止层(3)、位于N型场阻止层(3)上表面的N-漂移区(4)；位于N-漂移区(4)上方一侧的P型浮空区(8)；位于P型浮空区(8)上表面的第二金属(142)；位于N-漂移区上方另一侧的N型电荷存储层(7)；位于N型电荷存储层上表面的P型基区(9)；位于P型基区(9)上表面并排放置且相互独立的N+发射区(11)、P+发射区(10)；位于N+发射区(11)、P+发射区(10)上表面的发射极金属(13)；位于P型浮空区一侧的沟槽结构，包括分离栅介质层(51)，分离栅电极(52)，分离栅电极(52)的深度大于N型电荷存储层(7)的深度，沟槽栅介质层(61)，沟槽栅电极(62)，沟槽栅电极(62)的深度大于P型基区(9)的深度小于N型电荷存储层(7)的深度；位于分离栅介质层(51)上表面的第二介质层(122)；位于分离栅电极上表面的第一金属(141)；位于沟槽栅电极上表面的第一介质层(121)；接入在第二金属(142)与第一金属(141)之间的二极管(15)；接入在第一金属(141)与发射极金属(13)之间的电容，在所述N型场阻止层(3)上方、P型浮空区(8)下方引入超结P柱(42)与超结N柱(41)交替排列的超结结构，所述P柱(42)与N柱(41)掺杂浓度满足电荷平衡要求，所述超结N柱(41)的浓度大于或等于N-漂移区(4)的掺杂浓度。

5.根据权利要求4所述的一种具有自偏置分离栅结构IGBT，其特征在于：在P型浮空区(8)上方一侧有P+区(151)；在所述P+区上方一侧有N+区(152)；在N+区上表面有金属层(143)，金属层(143)一端与N+区相连，另一端与电容(16)相连。