[发明专利]IGBT器件

说明书

本发明公开了一种IGBT器件，包括：至少两个第一沟槽栅，各第一沟槽栅的至少一个侧面形成有沟道区；至少一个浮空区，浮空区的两侧由两个对应的第一沟槽栅的侧面限定；在浮空区中形成有至少一个穿过浮空区的第二沟槽栅；在浮空区的表面形成有相反掺杂的第一阱区；沟道区的表面形成有发射区且发射区的表面通过接触孔连接到发射极，第一阱区的表面也通过接触孔连接到发射极；第二沟槽栅连接控制信号，在IGBT器件导通时，控制信号使第二沟槽栅将侧面沟道关断使浮空区积累载流子；在所述IGBT器件关断时，控制信号使第二沟槽栅的侧面沟道导通并积累的载流子通过泄放。本发明能同时降低器件的通态压降以及降低器件的关断损耗。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor，IGBT)器件。

背景技术

IGBT同时具有绝缘栅型场效应管(MOSFET)的电压控制和双极型三极管(BJT)的低导通电阻和高耐压特性，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、导通电阻小、开关损耗低等多中优异特性，被广泛应用于中、大功率电力电子系统。

如图1所示，是现有IGBT器件的结构示意图，以N型器件为例，现有IGBT器件包括：

形成于硅片背面的由P+区组成的集电区103，形成于所述集电区103上方的N型掺杂的缓冲层(Buffer)102，由N-掺杂区组成的漂移区101，缓冲层102的掺杂浓度大于漂移区101的掺杂浓度，缓冲层102能使漂移区101的电场降低到0，所以缓冲层103具有场阻断(Field Stop，FS)的作用。形成于漂移区101的N-掺杂区中的P-掺杂区组成的体区(body)也即沟道区104，形成于沟道区104中的由N+掺杂区组成的源区即发射区107。

沟槽栅由形成于沟槽中的栅氧化层105和多晶硅栅106组成，多晶硅栅106穿过所述沟道区104并对所述沟道区104侧面覆盖，且被所述多晶硅栅106侧面覆盖的所述沟道区104的表面用于形成沟道。

P型掺杂的浮空区(P-float)104a形成于两个沟槽栅之间，在浮空区104a的表面没有形成源区。通常，浮空区104a和沟道区104都采用相同的P阱工艺形成，根据P阱形成的位置不同区分浮空区104a和沟道区104，图1中位于虚线AA到虚线BB之间的P阱为浮空区104a，位于虚线CC到虚线DD之间的P阱为沟道区104。

在发射区107的顶部形成由穿过层间膜109的接触孔110并通过接触孔110连接到由正面金属层111组成的发射极，在发射区107对应的接触孔110的底部还形成有P+掺杂的阱接触区108。

由于在浮空区104a的表面没有形成源区且没有通过接触孔连接到发射极，故浮空区104a在器件导通时呈浮置状态，故实现的功能和沟道区104不同。

如图2所示，是图1所示的IGBT器件导通时电流路径示意图；当多晶硅栅106加大于阈值电压的正向偏置电压时，沟道形成，器件导通，集电区103会连接正电压使空穴注入到漂移区101中并形成如箭头201所示的电流路径，由于在浮空区104a处无法形成电流路径，故空穴到达浮空区104a的底部之后会形成一个空穴积累层202，空穴积累层202能够降低器件的导通压降即通态压降，这对器件是有利的，能进一步的提高电流密度，适合应用在大电流领域。

但是，此结构存在如下问题：

1、由于P-float104a的区域横向面积较大，使得米勒电容Cgc增大，影响器件的开通特性及栅极过冲电压的稳定性。

2、器件关断时，P-float104a区域下方积累的空穴即空穴积累层202中的空穴无法及时扫出，会增加器件的关断损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT器件，具有浮空区能在器件导通时降低通态压降，同时能降低器件的关断损耗；还能降低器件的米勒电容。