[发明专利]一种功率IGBT器件及制备方法

权利要求书

1.一种功率IGBT器件，其特征在于，元胞结构从下至上依次包括：集电极(14)、P型集电区(1)、N型场阻止层(2)、N型漂移区(3)、氧化层(7)和发射极(9)，在所述N型漂移区(3)内部顶层中间区域设置有一个沟槽栅极结构；所述沟槽栅极结构内部设置有栅电极(8)和氧化层(7)；

所述沟槽栅极结构左侧设有第一浮空P型基区(101)和第二浮空P型基区(102)，所述第一浮空P型基区(101)通过所述N型漂移区(3)与所述沟槽栅极结构相隔离；所述第一浮空P型基区(101)和第二浮空P型基区(102)之间通过所述N型漂移区(3)相隔离；所述第一浮空P型基区(101)和第二浮空P型基区(102)的上表面平齐；所述第一浮空P型基区(101)和第二浮空P型基区(102)的下表面平齐且低于所述沟槽栅极结构的下表面；所述第二浮空P型基区(102)顶部设有N型第二基区(12)、P型第二集电区(11)和沟槽介质层(13)；所述N型第二基区(12)的上表面和P型第二集电区(11)的下表面相互接触；所述N型第二基区(12)、P型第二集电区(11)的右侧面和所述沟槽介质层(13)的左侧面相互接触；所述沟槽介质层(13)的上表面与所述P型第二集电区(11)的上表面平齐；所述沟槽介质层(13)的下表面低于所述N型第二基区(12)的下表面；所述沟槽介质层(13)的下表面高于或平齐所述沟槽栅极结构的下表面；

所述沟槽栅极结构右侧设有P型半导体体区(4)；在所述P型半导体体区(4)上方设有N型半导体发射区(5)和P型半导体欧姆接触区(6)；所述N型半导体发射区(5)与所述沟槽栅极结构侧面接触；所述P型半导体欧姆接触区(6)与所述N型半导体发射区(5)远离所述沟槽栅极结构的侧面接触，且不与沟槽栅极结构接触；所述P型半导体欧姆接触区(6)的上表面和所述N型半导体发射区(5)的上表面平齐；所述P型半导体体区(4)的下表面高于所述栅电极(8)的下表面；所述N型半导体发射区(5)和P型半导体欧姆接触区(6)通过发射极(9)与P型第二集电区(11)相接触；

所述氧化层(7)覆盖在N型半导体发射区(5)、栅电极(8)、N型漂移区(3)、第一浮空P型基区(101)、第二浮空P型基区(102)、沟槽介质层(13)上；所述发射极(9)覆盖在所述N型半导体发射区(5)、P型半导体欧姆接触区(6)、氧化层(7)和P型第二集电区(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：P型第二集电区(11)、N型第二基区(12)与浮空P型基区(10)形成的三极管在所述器件通态条件下，所述三极管基区不会全耗尽。

3.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：沟槽介质层(13)在阻断状态下位于第二浮空P型基区(102)的中性区内。

4.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：器件沟槽栅极结构一侧的第一浮空P型基区(101)阻断了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区(102)的电场，削弱了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区(102)之间的耦合作用，提高了所述功率IGBT器件的栅控能力和阻断能力。

5.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：所述P型第二集电区(11)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂；

并且/或者所述N型第二基区(12)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂。

6.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：所述第一浮空P型基区(101)和第二浮空P型基区(102)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂。

7.根据权利要求1所述的一种功率IGBT器件，其特征在于：所有P型与N型导电类型区互换；器件所用半导体材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。