[发明专利]沟槽栅IGBT及装置

说明书

本发明实施例提供沟槽栅IGBT及装置，对现有技术中沟槽栅IGBT进行改进，所述改进后的沟槽栅IGBT包括发射极、p阱区、栅极、栅极氧化层、漂移区和背部集电极，所述栅极位于沟槽内，栅极与发射极、p阱区和漂移区之间由栅极氧化层隔离，所述沟槽设置在衬底内部，所述沟槽与漂移区的边界具有多个凹陷。在沟槽栅IGBT开关过程中，所述沟槽的侧面与漂移区的界面上具有多个凹陷栅极氧化层，可以束缚和积累电子电荷，从而提高导通能力，解决现有技术中沟槽栅IGBT的开关功耗过高的技术问题，以起到减小沟槽栅IGBT的开关功耗的有益效果。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及沟槽栅IGBT及装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的低导通压降两方面的优点，由于IGBT具有驱动功率小而饱和压降低的优点，目前IGBT作为一种新型的电力电子器件被广泛应用到各个领域。

IGBT又进一步可以分为平面栅IGBT和沟槽栅IGBT，沟槽栅IGBT的性能可分为动态特性和静态特征。其中，静态特性主要体现在沟槽栅IGBT的导通压降上，导通压降越低，则沟槽栅IGBT的通态功耗越低，沟槽栅IGBT的静态特性越好。导通特性是影响动态功耗的关键参数之一。

目前，现有技术中沟槽栅IGBT的动态功耗不能满足特殊应用场景的需求是半导体技术领域亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明实施例提供沟槽栅IGBT及装置，用以解决现有技术中沟槽栅IGBT的动态功耗过高的技术问题，以起到减小沟槽栅IGBT的动态功耗的有益效果。

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种沟槽栅IGBT，包括栅极和漂移区，所述栅极和对应的沟槽表面设置有栅极氧化层，所述沟槽设置在衬底内部，其特征在于：

所述沟槽的侧面与漂移区所共同形成的界面上具有多个凹陷。

进一步，所述多个凹陷在沟槽内均匀排布。

进一步，所述沟槽与漂移区的界面部分所对应栅极氧化层，相比所述沟槽其他部分所对应栅极氧化层的厚度厚。

进一步，所述多个凹陷所组成的界面在沟槽栅IGBT的侧剖面图上构成以下一种形状或多种形状的组合：正弦波、矩形波、三角波和阶梯波。

进一步，还包括填充在所述沟槽内的多晶硅层，所述多晶硅层和沟槽通过栅极氧化层隔离；所述栅极置于多晶硅层上方。

进一步，还包括P阱区：

所述P阱区置于所述半导体衬底的顶部，位于漂移区上方；

所述P阱区与所述漂移区和所述沟槽连接。

进一步，还包括发射极和集电极：

所述集电极置于半导体衬底的背部；所述集电极位于漂移区下方；

所述发射极分别和所述P阱区及所述沟槽相连。

进一步，还包括位于所述漂移区底部与所述集电极之间的缓冲层。

进一步，所述半导体衬底为单晶结构硅衬底。

根据本发明实施例的第二个方面提供一种装置，包括如上述任一项所述的沟槽栅IGBT。