[发明专利]具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件

权利要求书

1.一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：其整个元胞关于元胞中线对称；其元胞结构包括从下至上依次层叠的金属电极(7)、P+集电区(6)、N型缓冲层(5)、N-漂移区(4)；金属发射极(9)、金属电极(17)和金属连线(18)位于N-漂移区(4)的上方；所述N-漂移区(4)的顶层中间区域设有分立浮空Pbody区(8)，所述分立浮空Pbody区(8)的内部顶层中间区域分别设有P型第二集电区(12)、N型第二基区(13)，所述P型第二集电区(12)和N型第二基区(13)的两侧都对称设置沟槽介质层(14)，P型第二集电区(12)位于N型第二基区(13)上方；P型第二集电区(12)、N型第二基区(13)与分立浮空Pbody区(8)形成PNP三极管结构；所述金属发射极(9)与金属电极(17)之间有一个或者多个由N+多晶硅(15)、P+多晶硅(16)形成的二极管，多个二极管之间通过金属连线(18)连接；所述N+多晶硅(15)、P+多晶硅(16)与金属连线(18)形成的二极管下方通过介质层(11)与N-漂移区(4)形成隔离；P+基区(2)、N+发射区(1)均与金属发射极(9)接触；所述P+基区(2)、N+发射区(1)与分立浮空Pbody区(8)之间设有栅极结构，所述栅极结构包括栅电极(10)和栅介质层(3)，栅介质层(3)沿器件垂直方向延伸进入N-漂移区(4)中形成沟槽，所述栅电极(10)设置在沟槽中；所述栅介质层(3)的一侧分别与P+基区(2)、N+发射区(1)、N-漂移区(4)接触，所述栅介质层(3)的另一侧与分立浮空Pbody区(8)通过N-漂移区(4)相隔离。

2.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：P型第二集电区(12)、N型第二基区(13)与分立浮空pbody区(8)形成的三极管在器件通态条件下三极管基区不会全耗尽。

3.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：沟槽介质层(14)的深度大于等于N型第二基区(13)的结深。

4.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：沟槽介质层(14)的深度小于等于栅介质层(3)的深度。

5.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：沟槽介质层(14)的间距大于等于金属电极(17)的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：沟槽介质层(14)在阻断状态下位于分立浮空Pbody区(8)的中性区内。

7.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：P型第二集电区(12)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂。

8.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：N型第二基区(13)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂。

9.根据权利要求1所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：分立浮空pbody区(8)的掺杂方式为非均匀重掺杂或者均匀重掺杂。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种具有PNP穿通三极管的沟槽栅IGBT器件，其特征在于：器件所用半导体材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。