[实用新型]一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构

权利要求书

1.一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构,包括：沟槽区、多晶硅栅极、半导体衬底；多晶硅栅极设在沟槽区内，多晶硅栅极为沟槽结构，沟槽区设在半导体衬底中，其特征在于：

沟槽区顶部形成多晶硅栅极凸出P型外延层表面的栅结构，沟槽区内多晶硅栅极与N+发射区无缝连接。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：半导体衬底为N-硅衬底，N-硅衬底上形成厚度可控和体浓度均匀的N型外延层。

3.根据权利要求2所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于:在所述N型外延层上形成厚度可控，浓度均匀的P型外延层。

4.根据权利要求3所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：多晶硅栅极贯穿N型外延层与P型外延层以及设置在N-硅衬底中，并凸出于P型外延层表面1-2 um。

5.根据权利要求4所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于:N-硅衬底上采用N型外延层和P型外延层的双层外延层结构，并在P型外延层上形成IGBT的表面MOS结构。

6.根据权利要求1或5所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：多晶硅栅极的沟槽内填充有N型高掺杂浓度的多晶硅；多晶硅栅极的沟槽深度为3-6 um，横截面宽度为0.5-2 um；多晶硅的掺杂浓度为5E19-5E20cm^-3。

7.根据权利要求5所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：N+发射区形成于P型外延层表面，并与多晶硅栅极的两侧面相连接，形成电子导电通道；P+深阱区形成于两个沟槽区之间的N+发射区中间；二氧化硅阻挡层形成于P型外延层表面；二氧化硅绝缘介质层形成于所述二氧化硅阻挡层以及多晶硅栅极表面；多晶硅栅极形成于发射极电极下方，二氧化硅绝缘介质层形成于多晶硅层和发射极金属之间；N型场终止区形成于N-硅衬底背面，P型集电极区与N型场终止区背面接触；发射极电极形成于N+发射区、P+深阱区和二氧化硅绝缘介质层上；背面集电极形成于P型集电极区的背面；栅氧化层形成于沟槽区的内壁。

8.根据权利要求2所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：N-硅衬底的掺杂浓度为1E13-2E14 cm^-3，厚度为60-500 um。

9.根据权利要求5所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：P型外延层的厚度为 3-8 um，掺杂浓度为1E16-8E17 cm^-3；N型外延层的厚度为1-5 um, 掺杂浓度为1E14-1E16 cm^-3。

10.根据权利要求7所述的一种沟槽型绝缘栅双极晶体管器件结构，其特征在于：N+发射区的掺杂浓度为1E19-5E20 cm^-3，结深为0.2-1 um；P+深阱区的掺杂浓度在1E19-5E20cm^-3，结深为0.5-1 um；P+深阱区和N+发射区交叠0.5 um；P型集电极的掺杂浓度为1E18-5E19 cm^-3，结深为0.2-1um；N型场终止区的掺杂浓度为5E15-5E16 cm^-3，结深为1-2 um。