[发明专利]一种平面栅IGBT及其制作方法

摘要

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种平面栅IGBT及其制作方法。本发明在传统平面栅IGBT器件结构的基础上，通过表面复合器件结构的引入，减小了器件的栅极电容，特别是栅极‑集电极电容，提高了器件的开关速度，降低了器件的开关损耗，同时改善了器件的正向导通压降和漂移区载流子浓度分布，提高了器件的性能，同时不会使器件的阻断特性劣化。

主权项

1.一种平面栅IGBT，包括：从下至上依次层叠设置的背部集电极金属(10)、P型集电区(9)、N型场阻止层(8)和N‑漂移区(7)；其特征在于，所述N‑漂移区(7)上层还具有N型层(13)，所述N型层(13)的掺杂浓度大于N‑漂移区(7)的掺杂浓度；所述N型层(13)上层两侧具有p型基区(4)，所述p型基区(4)上层具有相互独立的N+发射区(3)和P+发射区(2)；沿垂直于MOS沟道长度方向，器件一端的N型层(13)中还具有由第一介质层(14)和第一电极(15)组成的沟槽结构，所述沟槽结构的深度大于N型层(13)的深度并沿平行于MOS沟道长度方向贯穿N型层(13)、p型基区(4)、N+发射区(3)和P+发射区(2)，其侧面通过第一介质层(14)与N型层(13)、p型基区(4)、N+发射区(3)、P+发射区(2)和N‑漂移区(7)相接触，底部和N‑漂移区(7)相接触；所述N+发射区(3)和P+发射区(2)上表面具有发射极金属(1)，所述发射极金属(1)沿垂直于MOS沟道长度方向延伸到第一介质层(14)和第一电极(15)的上表面；位于两侧的发射极金属(1)之间的半导体表面具有复合栅极结构，复合栅极结构与发射极金属(1)之间具有间距；所述复合栅极结构包括第二介质层(5)以及位于第二介质层(5)之上的栅电极(6)、第二电极(11)和第三介质层(12)，所述栅电极(6)、第二电极(11)和第三介质层(12)在平行于MOS沟道长度方向的元胞中心左右对称；所述第二介质层(5)的下表面与部分N+发射区(3)、p型基区(4)、N型层(13)、第一介质层(14)和第一电极(15)的上表面相连；沿垂直于MOS沟道长度方向，第二电极(11)嵌入栅电极(6)的一端，所述第二电极(11)与栅电极(6)之间通过第三介质层(12)隔离；第二电极(11)的正下方为N型层(13)、第一介质层(14)和第一电极(15)；在垂直于MOS沟道长度方向，所述第二电极(11)在N型层(13)上表面的长度小于器件N型层(13)中的双极载流子扩散长度，所述第二电极(11)和所述栅电极(6)在平行于MOS沟道长度方向的长度大于其在垂直于MOS沟道长度方向的长度；所述第二电极(11)和第一电极(15)与发射极金属(1)电气连接。