[发明专利]能降低导通压降和关断损耗的沟槽栅IGBT器件

说明书

本发明涉及一种能降低导通压降和关断损耗的沟槽栅IGBT器件，其在第二导电类型基区内设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区与第一导电类型杂质区分别位于元胞沟槽的两侧，元胞沟槽内填充有栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过元胞沟槽内的绝缘栅氧化层与元胞沟槽的侧壁、底壁绝缘隔离；在第一导电类型漂移区的上方设置源极金属以及栅极金属，所述源极金属与第一导电类型源区、第二导电类型基区以及第二导电类型杂质区欧姆接触，栅极金属与栅极导电多晶硅以及第一导电类型杂质区欧姆接触。本发明结构紧凑，能同时降低导通压降和关断损耗，优化IGBT器件的折衷特性，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种沟槽栅IGBT器件，尤其是一种能降低导通压降和关断损耗的沟槽栅IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT是功率半导体器件中具有代表性的一类三端器件，因其同时具有高耐压、低导通压降、易驱动、开关速度快等优点，在开关电源、变频调速、逆变器等许多功率领域有重要的应用。

IGBT是在同一半导体区建立起双极电流导通机制和MOSFET栅电流控制机制。IGBT在导通和开关过程中均存在着功率损耗，而且其导通损耗、开关损耗以及安全工作区三者之间存在着折衷关系。为了追求最优的IGBT特性，降低IGBT的功率损耗，拓宽其安全工作区，IGBT的技术发展路线为：结构逐渐由平面栅结构发展为沟槽栅结构，并进而发展为软沟槽型结构(电子增强注入与扩散、载流子存储)；其纵向结构逐渐由穿通型发展为非传统型，进而发展为场截止型。

目前主流的IGBT结构为沟槽栅场截止型IGBT，这种IGBT具有较优的开通关断折衷特性，但因其具有较高的电流密度，短路特性欠佳。为了进一步优化短路特性，继而出现了具有P型浮置dummy结构的沟槽栅场截止型IGBT，在器件导通的过程中，dummy区的P型浮置区底部有空穴载流子积累效应，所以该结构既可以降低沟道密度进而提升短路特性，又可以有效降低导通压降。

但现有的具有P型浮置dummy结构的沟槽栅场截止型IGBT，因为在器件导通的过程中，dummy结构的P型浮置区底部具有空穴积累效应，这部分空穴在器件关断的过程中会降低关断速度，增大关断损耗。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能降低导通压降压降和关断损耗的沟槽栅IGBT器件，其结构紧凑，能同时降低导通压降和关断损耗，优化IGBT器件的折衷特性，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述能降低导通压降和关断损耗的沟槽栅IGBT器件，包括半导体基板以及位于所述半导体基板中心的元胞区，所述半导体基板包括第一导电类型漂移区以及位于所述第一导电类型漂移区内上部的第二导电类型基区；

元胞区包括若干元胞，每个元胞内包括两个元胞沟槽，所述元胞沟槽位于第二导电类型基区内且元胞沟槽的深度伸入第二导电类型基区下方的第一导电类型漂移区内；在所述第一导电类型漂移区内还设置第二导电类型杂质区，所述第二导电类型杂质区的底部与元胞沟槽的槽底接触；

在所述第二导电类型杂质区内还设置对称分布的第一导电类型杂质区，所述第一导电类型杂质区邻近元胞沟槽；

在所述IGBT器件的截面上，在第二导电类型基区内设置第一导电类型源区，所述第一导电类型源区与第一导电类型杂质区分别位于元胞沟槽的两侧，元胞沟槽内填充有栅极导电多晶硅，所述栅极导电多晶硅通过元胞沟槽内的绝缘栅氧化层与元胞沟槽的侧壁、底壁绝缘隔离；

在第一导电类型漂移区的上方设置源极金属以及栅极金属，所述源极金属与第一导电类型源区、第二导电类型基区以及第二导电类型杂质区欧姆接触，栅极金属与栅极导电多晶硅以及第一导电类型杂质区欧姆接触。

所述第二导电类型杂质区的底部位于第二导电类型基区的下方，第二导电类型杂质区覆盖元胞沟槽的距离大于绝缘栅氧化层的厚度。