[发明专利]一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件及其制造方法

权利要求书

1.一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，包括：集电极结构、漂移区结构、发射极结构和槽栅结构；所述集电极结构包括P+集电区(12)和位于P+集电区(12)下表面的集电极金属(13)；所述漂移区结构包括N型电场阻止层(11)和位于N型电场阻止层(11)上表面的N型漂移区层(10)，所述N型电场阻止层(11)位于P+集电区(12)的上表面；所述发射极结构包括发射极金属(1)、P+接触区(2)、N+发射区(3)、P型基区(8)和N型电荷存储层(9)，所述发射极结构位于N型漂移区层(10)的顶层，所述N型电荷存储层(9)位于P型基区(8)与N型漂移区层(10)之间，所述N+发射区(3)位于P型基区(8)上表面的两端，P+接触区(2)位于两端的N+发射区(3)之间，P+接触区(2)和N+发射区(3)与上方发射极金属(1)相连；所述槽栅结构为沟槽栅结构，其位于发射极结构的两侧，并沿器件垂直方向延伸入N型漂移区(10)中形成沟槽；所述沟槽栅结构是由位于沟槽中的多晶硅栅电极(6)、位于多晶硅栅电极(6)上方且与之相连的栅极金属(5)和位于多晶硅栅电极(6)周侧且与之相连的栅介质层(7)构成；所述栅极金属(5)与发射极金属(1)通过介质层(4)相连，侧面栅介质层(7)与N+发射区(3)、P型基区(8)和N型电荷存储层(9)相接触，底面栅介质层(7)与N型漂移区(10)相接触；其特征在于：所述多晶硅栅电极(6)的深度大于P型基区(8)的结深且小于N型电荷存储层(9)的结深；所述沟槽栅结构的下方还具有与之相连的拑位结构，所述拑位结构包括：拑位电极(14)和拑位电极介质层(15)；所述拑位电极(14)位于所述沟槽中，并且拑位电极(14)位于多晶硅栅电极(6)下方且二者通过底面栅介质层(7)相连，拑位电极(14)的深度大于N型电荷存储层(9)的结深；拑位电极(14)侧面与N型电荷存储层(9)和N型漂移区层(10)通过拑位电极介质层(15)相连；拑位电极(14)下方还具有与之相连的P型层(16)；拑位电极(14)与发射极金属(1)之间通过串联二极管结构(17)连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，所述P型层(16)的宽度大于或者等于沟槽的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，拑位电极(14)和发射极金属(1)之间连接的串联二极管结构(17)在器件内部集成或者直接在拑位电极(14)和发射极金属(1)外接串联二极管结构(17)。

4.根据权利要求3所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，所述串联二极管结构(17)包括：第一P型掺杂区(1701)、第一N型掺杂区(1702)、第二N型掺杂区(1703)和第二P型掺杂区(1704)，第一P型掺杂区(21)与第一N型掺杂区(22)相邻且接触形成第一PN结二极管，所述第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)相邻且接触形成第二PN结二极管；其中：第一P型掺杂区(1701)与拑位电极(14)接触，第二P型掺杂区(1704)与P型区(16)通过第一浮空电极(1705)相连，第一PN结二极管和第二PN结二极管通过第二浮空电极(1706)相连。

5.根据权利要求1所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，栅介质层(7)的厚度小于或者等于拑位电极介质层(15 )的厚度。

6.根据权利要求1所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，所述N型漂移区结构为NPT结构或FS结构。

7.根据权利要求1所述的一种具有拑位结构的沟槽栅电荷储存型IGBT器件，其特征在于，器件的材料采用Si、SiC、GaAs或者GaN。