[发明专利]一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其元胞结构包括：P型集电区(12)、位于P型集电区(12)背面的集电极金属(13)、位于P型集电区(12)正面的N型电场阻止层(11)和位于N型电场阻止层(11)上方的N型漂移区(10)；N型漂移区(10)中具有N+发射区(3)、P+发射区(4)、P型基区(5)、N型电荷存储层(6)、P型体区(71)和沟槽栅结构；沟槽栅结构沿垂直方向部分穿入N型漂移区(10)；P型体区(71)位于沟槽栅结构的一侧，P型基区(5)位于沟槽栅结构的另一侧，且P型体区(71)的结深大于P型基区(5)的结深； P型基区(5)的顶层具有相互接触的N+发射区(3)和P+发射区(4)，N+发射区(3)和P+发射区(4)并排设置且与上方的第一发射极金属(101)相连，N型电荷存储层(6)位于P型基区(5)和N型漂移区(10)之间，所述沟槽栅结构包括：栅电极(81)、第一栅介质层(83)和第二栅介质层(84)，栅电极(81)与N+发射区(3)、P型基区(5)和N型电荷存储层(6)通过第二栅介质层(84)相隔离，栅电极(81)与上方第一发射极金属(101)之间通过第二介质层(1402)隔离，其特征在于：栅电极(81)的深度大于P型基区(5)且小于N型电荷存储层(6)的结深；所述沟槽栅结构还包括：分裂电极(82)、第一分裂电极介质层(85)和第二分裂电极介质层(86)；分裂电极(82)与上方第一发射极金属(101)相连，分裂电极(82)与栅电极(81)通过第一栅介质层(83)相隔离且其深度大于栅电极(81)的深度；分裂电极(82)呈“L”型且半包围栅电极(81)设置，分裂电极(82)与栅电极(81)通过第一栅介质层(83)相隔离，分裂电极(82)的深度大于栅电极(81)的深度；分裂电极(82)与N型漂移区(10)通过第一分裂电极介质层(85)相隔离，并且分裂电极(82)的深度大于N型电荷存储层(6)的结深；分裂电极(82)与P型体区(71)通过第二分裂电极介质层(86)相隔离；

所述N型漂移区(10)的顶层中还具有通过沟槽发射极结构(9)与P型体区(71)相隔离的浮空P型体区(72)，浮空P型体区(72)的结深大于N型电荷存储层(6)的结深；位于沟槽发射极结构(9)与沟槽栅结构之间的P型体区(71)上方具有与第一发射极金属(101)相连的串联二极管结构(2)，部分串联二极管结构(2)与P型体区(71)之间通过第一介质层(1401)相隔离；沟槽发射极结构(9)沿垂直方向穿入P型体区(71)中，所述沟槽发射极结构(9)包括：沟槽发射极介质层(91)和沟槽发射极(92)，所述沟槽发射极(92)的侧面和底面均被沟槽发射极介质层(91)包围；所述沟槽发射极(92)上方具有与之相连的第二金属发射极(102)，所述浮空P型体区(72)上方具有与之相连的第三介质层(1403)，所述第三介质层(1403)与所述第二金属发射极(102)接触，所述第二金属发射极(102)与所述串联二极管结构(2)通过第四介质层(1404)相隔离；

第一分裂电极介质层(85)和第二分裂电极介质层(86)的厚度大于第一栅介质层(83)和第二栅介质层(84)的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，P型体区(71)的结深大于N型电荷存储层(6)的结深，并且P型体区(71)底部向沟槽栅结构底部的N型漂移区(10)延伸形成P型层。

3.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述串联二极管结构包括第一P型掺杂区(21)、第一N型掺杂区(22)、第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)；其中：第一P型掺杂区(21)与P型体区(71)接触，第一N型掺杂区(22)、第二N型掺杂区(23)和第二P型掺杂区(24)与P型体区(71)之间通过第一绝缘介质层(1401)相隔离；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，第一PN结二极管和第二PN结二极管之间通过浮空金属层 (15)相连。

4.根据权利要求1所述的一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述沟槽栅结构的深度小于或者等于P型体区的结深；所述沟槽发射极结构(9)的深度小于或者等于P型体区的结深。