[发明专利]一种功率IGBT器件及制备方法

说明书

本发明提供一种功率IGBT器件及制备方法，器件包括集电极、P型集电区、N型场阻止层、N型漂移区、氧化层、和发射极，在所述N型漂移区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和氧化层；器件沟槽栅极结构一侧的第一浮空P型基区阻断了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区的电场，削弱了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区之间的耦合作用，提高了所述功率IGBT器件的栅控能力和阻断能力。

技术领域

本发明属于本发明属于功率半导体器件领域，具体是一种功率IGBT器件。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)结合了MOSFET易于驱动控制、输入阻抗高与GTR电流密度大、饱和压降低的优点，被广泛应用于轨道交通、新能源汽车、高压直流输电等领域。从IGBT诞生以来，其性能得到不断的提高，并且还将向着更高电压、更大电流、更高工作温度、更低损耗等方向发展。

高压IGBT的栅结构可以分为平面栅型结构和槽栅型结构。平面栅型IGBT由于其存在JFET区，相对于槽栅型IGBT(Trench IGBT)结构，饱和压降更高，导通损耗更大。相对于平面栅型结构，TIGBT具更小的元胞间距，因此具有跟高的沟道密度，电流密度大，更广泛的应用于高压大电流的场景。但是由于TIGBT沟道密度的增大，导致其短路电流增大，抗短路能力下降，并且由于槽的引入，在槽栅底部引入了高电场，限制了TIGBT阻断能力的提升。为解决这个矛盾，可以在两个槽栅之间引入FP(Floating-Pbody)结构，通过减小沟道密度来提升短路能力，并且改变体内击穿位置，提高阻断能力。但是由于FP结构的引入，TIGBT在导通过程中FP区域电位会发生变化，在密勒电容的作用下，在栅极产生位移电流，使有效栅压降低，使TIGBT抗EMI能力下降。

基于此，本发明提供了一种功率IGBT器件，以改善IGBT的栅控能力和阻断能力。

发明内容

本发明的目的是提出一种功率IGBT器件及制备方法，器件沟槽栅极结构一侧的第一浮空P型基区阻断了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区的电场，削弱了所述沟槽栅极结构和第二浮空P型基区之间的耦合作用，提高了所述功率IGBT器件的栅控能力和阻断能力。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

本发明提供第一种功率IGBT器件，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；