[发明专利]一种IGBT沟槽栅末端结构

说明书

本发明公开了一种IGBT沟槽栅末端结构，包括衬底、虚拟沟槽区、多晶硅块、介质层、接触窗口、发射极金属层。虚拟沟槽区设于衬底端面上，虚拟沟槽区包括两条以上相互平行的虚拟沟槽，虚拟沟槽内填充有多晶硅，多晶硅块设于衬底端面上，用于并联虚拟沟槽区内的虚拟沟槽，介质层覆设于衬底端面上，且多晶硅块位于衬底与介质层之间，接触窗口贯穿介质层并延伸至多晶硅块上，接触窗口中填充有导体，发射极金属层覆设于介质层外表面，并通过接触窗口中的导体使得位于介质层上方的发射极金属层和介质层下方的多晶硅块及虚拟沟槽相连。由于采用添加多晶硅块并直接在多晶硅块上方开接触窗口保证了足够的接触面积，使得电场更加分散，增加了门极击穿电压。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，特别涉及一种IGBT沟槽栅末端结构。

背景技术

IGBT的功率变换具有高效节能和绿色保的优点，是电能转换与传输的核心部件。因此，IGBT器件是支撑新能源汽车、新能源发电、电气化交通和智能电网等产业发展的关键技术。

自问世以来，IGBT技术经历了几次升级换代，芯片性能大大提高，其栅极结构也从平面型结构升级到了沟槽型结构。具有虚拟沟槽栅的IGBT因为降低了导通压降而得到广泛应用，因而，虚拟沟槽栅末端的结构设计也是一个提升芯片性能的关键点。

常见的虚拟沟槽栅末端的接触窗口是直接刻穿芯片表面的介质层的长条窗口，直接在窗口中注入钨塞使虚拟沟槽内的多晶硅通过钨塞接触介质层上面的发射极金属，这样的设置无法保证虚拟沟槽多晶硅与发射极金属的接触面积。

发明内容

本发明的目的是提供一种IGBT沟槽栅末端结构，以解决无法保证虚拟沟槽多晶硅与发射极金属的接触面积的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种IGBT沟槽栅末端结构，包括：

衬底；

虚拟沟槽区，所述虚拟沟槽区设于所述衬底端面上，所述虚拟沟槽区包括两条以上相互平行的虚拟沟槽，且所述虚拟沟槽内填充有多晶硅；

多晶硅块，所述多晶硅块设于所述衬底端面上，用于并联所述虚拟沟槽区内的虚拟沟槽；

介质层，所述介质层覆设于所述衬底端面上，且所述多晶硅块位于所述衬底与所述介质层之间；

接触窗口，所述接触窗口贯穿所述介质层并延伸至所述多晶硅块上，所述接触窗口中填充有导体；

发射极金属层，所述发射极金属层覆设于所述介质层外表面，并通过接触窗口中的导体与所述多晶硅块接触相连。

优选地，所述IGBT沟槽栅结构还包括：

有源沟槽区，所述有源沟槽区与虚拟沟槽区交替排列于所述衬底端面上，所述有源沟槽区包括至少一条有源沟槽，且所述有源沟槽与虚拟沟槽相互平行，所述有源沟槽内填充有多晶硅。

优选地，所述有源沟槽以及虚拟沟槽内的多晶硅和衬底之间通过氧化层隔离。

优选地，所述多晶硅块覆盖所述虚拟沟槽区的一段，并向所述虚拟沟槽区两侧水平延伸。

优选地，所述接触窗口与所述多晶硅块端面的接触面积小于所述多晶硅块端面的面积。

优选地，所述有源沟槽以及虚拟沟槽分别沿所述衬底的端面向所述衬底的侧壁延伸。

本发明的有益效果如下：

为保证沟槽栅IGBT的安全可靠工作，必须增大虚拟沟槽多晶硅与发射极金属的接触面积，由于采用添加多晶硅块并直接在多晶硅块上方开接触窗口保证了足够的接触面积，使得电场更加分散，增加了门极击穿电压。

附图说明