[发明专利]绝缘栅双极晶体管

说明书

本公开提供一种绝缘栅双极晶体管，其具有第一栅极单元和第二栅极单元，和至少两个第三沟槽栅电极。该第一栅极单元包括至少两个第一沟槽栅电极，该第二栅极单元包括至少一个第二沟槽栅电极。该晶体管易于制造，因为第三沟槽栅电极可以与第一栅极单元同时制造，而不需要额外掩模用于形成该第三沟槽栅电极。该晶体管引入了横向有源沟槽，其能够在假沟槽侧（即，朝着第二栅单元的侧）处使基极层与高掺杂条断开而没有任何额外掩模。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件的领域。它涉及根据权利要求1的序言的绝缘栅双极。

背景技术

在WO 2013/007654 A1中描述现有技术的IGBT，其具有沟槽栅电极。IGBT包括发射极侧与集电极侧之间的（n-）低掺杂漂移层。朝着集电极侧，在漂移层上设置集电极层。p掺杂基极层设置在漂移层与发射极电极之间。基极层通过n掺杂增强层而完全与漂移层分离，该n掺杂增强层比漂移层更高掺杂。由于增强层，损耗被降低。朝着发射极侧在基极层上设置n掺杂源区并且它与发射极电极电接触。源区具有比漂移层更高的掺杂浓度。

至少两个第一沟槽栅电极在基极层横向设置并且比基极层更深地从发射极侧延伸到漂移层内。每个第一沟槽栅电极通过第三绝缘层而与任何环绕层或区（基极层、增强层和漂移层）分离。

第一沟道可由两个第一沟槽栅电极之间的发射极电极、源区、基极层和漂移层形成。源区设置在两个第一沟槽栅电极之间。沟槽栅电极可具有专家众所周知的任何设计，像分格式设计、全条带或部分条带。第一沟槽栅电极通过另一个绝缘层而与发射极电极绝缘。

“接地”栅电极包括第二沟槽栅电极和第五导电层，两者都接地，即它们在发射极电极的电位上。第二沟槽栅电极在基极层横向设置并且比基极层更深地延伸到漂移层内。第二沟槽栅电极通过第三绝缘层而与环绕它的层（即，基极层、增强层和漂移层）分离。

导电第五层覆盖第二沟槽栅电极并且在其外部横向地延伸至少到基极层上面的区。第二沟槽栅电极机械和电连接到导电层。导电层在凹陷处与第二沟槽栅电极接触并且它由此接地。

第二沟槽栅电极具有发射极电极的电位，并且由此将可控沟槽限制在设计的有源沟道区。短路到栅极（有源）沟槽之间的区中的发射极电极的T沟道的使用通过在阻断状态中防止电场线在有源沟道单元处拥挤而提供需要的阻断能力。

根据WO 2006/125330 A1，可设置具有比p基极层更高掺杂浓度的p掺杂条使得源区、基极层、第一和第二沟槽栅电极在条处端接。条延伸到晶圆表面。条在在与发射极侧平行的平面中垂直于第一源区附着到第一沟槽栅电极的方向或垂直于增强层将基极层与第二沟槽栅电极分离的方向来延伸。p+条应被偏置，即电连接到发射极电极，因此在动态雪崩期间对空穴提供备选路径。这样，在动态雪崩期间的空穴电流部分流过p+条，从而允许单元临界闭锁电流而获得较高值的总关断电流。然而对于这样的情况，高掺杂p条将在有源单元中的发射极电极与第二栅单元侧上的基极层之间创建不可取的低阻抗路径，从而实现在传导状态期间在假沟槽（第二栅单元）区域中累积的空穴的排放。因此，具有偏置p+条的器件将比具有全浮p+条的器件具有更高传导损耗。

发明内容

本发明的目的是提供具有减少的导通态和开关损耗、提高的阻断能力和良好的可控性的功率半导体器件，其比现有技术的器件更易于制造。

该问题通过具有权利要求1的特性的半导体器件解决。

发明性绝缘栅双极晶体管在发射极侧上的发射极电极和与发射极侧相对的集电极侧上的集电极的电极之间具有下列层：

-第一传导类型的低掺杂漂移层；

-与第一传导类型不同的第二传导类型的集电极层，其设置在漂移层与集电极的电极之间并且与集电极的电极电接触；

-第二传导类型的基极层，该基极层设置在漂移层与发射极电极之间，该基极层与发射极电极电接触；