[实用新型]绝缘栅双极型晶体管

说明书

本实用新型提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括：漂移区和存储层，自下向上依次形成于衬底中；以及，多个栅极结构，形成于所述衬底中，所述多个栅极结构包括若干第一栅极结构和若干第二栅极结构，所述第一栅极结构的深度介于所述漂移区的顶面和底面之间，所述第二栅极结构的深度介于所述存储层的顶面和底面之间，并且所述第一栅极结构和所述第二栅极结构按照预设比例排布。本实用新型的技术方案能够在降低关断损耗的同时，还能使得饱和压降的增加幅度得到有效控制。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET器件易于驱动、输入阻抗低和开关速度快的特点，又有双极型器件通态电流密度大、导通压降低、损耗小、稳定性好的优点。

其中，载流子储存沟槽栅IGBT的现有技术的特点是，有源区的所有沟槽宽度(Trench CD)一致，且通过同一次光刻和刻蚀工艺形成沟槽，使得最终形成的所有沟槽的深度也一致。并且，为了得到较低的饱和压降，所有的沟槽会超出载流子存储(CS)层一定的深度，当沟槽较深时，栅漏(即栅极结构与漂移区之间)接触面积较大，栅漏电容较大，密勒电容较大，开关时间较长，进而导致关断损耗大；当沟槽较浅时，可以明显降低关断损耗，但饱和压降也随之升高。且当沟槽深度小于存储层的底面时，饱和压降会增加很多，其原因是：由于电导调制，从集电极到栅极结构，漂移区电阻率是逐渐升高的，而沟槽超出存储层的部分可以积累电荷，进而大大降低电阻率，如果缺少这一部分，则饱和压降会增加很多。

因此，如何在降低关断损耗的同时，还能使得饱和压降的增加幅度得到有效控制是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管，能够在降低关断损耗的同时，还能使得饱和压降的增加幅度得到有效控制。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括：

漂移区和存储层，自下向上依次形成于衬底中；以及，

多个栅极结构，形成于所述衬底中，所述多个栅极结构包括若干第一栅极结构和若干第二栅极结构，所述第一栅极结构的深度介于所述漂移区的顶面和底面之间，所述第二栅极结构的深度介于所述存储层的顶面和底面之间，并且所述第一栅极结构和所述第二栅极结构按照预设比例排布。

可选的，所述预设比例为1:3～3:1。

可选的，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构在所述衬底中交替排布。

可选的，所述第一栅极结构的宽度大于所述第二栅极结构的宽度。

可选的，所述多个栅极结构包括覆盖于所述衬底中的沟槽的侧壁和底壁上的栅极介质层和填满所述沟槽的栅极层。

可选的，所述绝缘栅双极型晶体管还包括形成于所述存储层上的基区，以及形成于所述漂移区底面的缓冲层。

可选的，所述绝缘栅双极型晶体管还包括发射区，所述发射区形成于所述基区的顶部且位于所述栅极结构的两侧。

可选的，所述绝缘栅双极型晶体管还包括发射极和栅电极，所述发射极形成于所述基区的顶面上，且所述发射极的底部分别与两侧的所述发射区相接；所述栅电极形成于所述栅极层的顶面上。

可选的，所述绝缘栅双极型晶体管还包括集电区和集电极，所述集电区形成于所述缓冲层的底面，所述集电极形成于所述衬底的底面上，且所述集电极与所述集电区相接。

可选的，所述衬底和所述基区具有第一导电类型，所述缓冲层、所述漂移区、所述存储层和所述发射区具有第二导电类型；当所述第一导电类型为N型时，所述第二导电类型为P型；当所述第一导电类型为P型时，所述第二导电类型为N型。