[实用新型]一种沟槽式IGBT芯片

说明书

技术领域

一种沟槽式IGBT芯片，属于半导体器件制造领域。

背景技术

在现有的沟槽式IGBT芯片中，其具体结构如图4所示：包括P型注入区9，在P型注入区9上方分别做有N型缓冲区8和N型漂移区7，在N型漂移区7上方为P-body型区5，在P-body型区上均匀开有沟槽11，在沟槽11的内表面形成一层栅氧化层6，在沟槽11内填充有多晶硅3。在沟槽11的两侧做有N+型区4，形成IGBT芯片的MOS结构。在沟槽11以及N+型区4的上方覆盖有硼磷硅玻璃2，在IGBT芯片的最上方覆盖有金属层1，金属层1连接P-body型区5。IGBT芯片的集电极C自P型注入区9上引出，发射极E自金属层1上引出，栅极G自多晶硅3上引出。在现有技术中，填充有多晶硅3的沟槽11穿过P-body型区5延伸至N型漂移区7中，由于沟槽11的内壁做有栅氧化层6，因此使多晶硅3与N型漂移区7之间绝缘，N+型区4、P-body型区5以及N型漂移区7之间形成MOS结构。在IGBT开通时，在其栅极G与发射极E之间施加一电压，随着电压值的逐渐增大，当达到IGBT的开启电压Vth时，N+型区4与N型漂移区7之间逐渐形成一个N型的导电通道，此时IGBT导通。

如图5所示的现有技术的IGBT等效电路中，在IGBT的集电极C与发射极E之间等效存在有集电极-发射极电容，即为电容Cce；在发射极E与栅极G之间等效存在有栅极-发射极电容，即为电容Cge；由于沟槽11穿过P-body型区5一直向下延伸到N型漂移区7中，因此在集电极C与栅极G之间同时等效存在有门极-集电极电容，即为电容Cgc，在本领域中电容Cgc又被称为米勒电容。如图6所示，上述的IGBT的开通过程，包括由如下几个阶段：第一阶段：栅极电流对电容Cge充电，栅极电压上升到Vge，在该阶段，集电极C是没有电流的，极电压也未发生变化，即该段时间为死区时间，栅极电流只对电容Cge充电；第二阶段：栅极电流对电容Cge和电容Cgc充电，在该阶段，IGBT开始导通，集电极C电流开始增加，并达到最大负载电流，同时栅极电压也达到并维持在米勒电压平台；第三阶段：栅极电流继续对电容Cge充电，电压Vge开始逐渐上升，整个IGBT完全导通。

由于IGBT一般在高频状态下工作，而并非是一个固定的开通或关断状态，由上述可知，由于存在米勒电容（电容Cgc），所以在IGBT的导通过程中会存在有一个阶段栅极电压会维持在米勒电压平台一段时间，因此IGBT的导通时间增加，器件的开关频率下降同时增加了器件的开关损耗。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在最大程度上消除了米勒电容，提高了IGBT的开关频率，同时降低了开通及关断损耗的沟槽式IGBT芯片。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该包括底层的P型注入区，在P型注入区上方依次设有N型缓冲区、N型漂移区以及P-body型区，在P-body型区上间隔开有沟槽，沟槽内表面设有栅氧化层且内部填充有多晶硅，沟槽两侧做有N+型区，在沟槽以及N+型区上方设有硼磷硅玻璃，芯片上方覆盖金属层，其特征在于：所述沟槽的深度小于P-body型区的厚度，沟槽整体位于P-body型区中。

优选的，所述的沟槽底部与N型漂移区之间的间距为0.1~3μm。

优选的，其特征在于：所述的沟槽底部与N型漂移区之间的间距为1μm。

一种沟槽式IGBT芯片，包括底层的N型注入区，在N型注入区上方依次设有P型缓冲区、P型漂移区以及N-body型区，在N-body型区上间隔开有沟槽，沟槽内表面设有栅氧化层且内部填充有多晶硅，沟槽两侧做有P+型区，在沟槽以及P+型区上方设有硼磷硅玻璃，芯片上方覆盖金属层，其特征在于：所述沟槽的深度小于N-body型区的厚度，沟槽整体位于N-body型区中。

其具体开通及关断过程如下：