[实用新型]一种沟槽栅型功率芯片

说明书

本申请提供一种沟槽栅型功率芯片，其特征在于，沟槽栅型功率芯片包括一个或多个元胞，所述元胞包括：半导体衬底，所述半导体衬底中包括沟槽、分别位于沟槽的两侧的发射极区和非导通电流侧衬底区域；热氧化层，其形成于沟槽的内壁以及非导通电流侧衬底区域的表面；多晶硅，其形成于沟槽的内壁上的热氧化层上和沟槽外的热氧化层上，沟槽内的多晶硅构成沟槽栅；隔离氧化层，其形成在沟槽外的多晶硅上方并向下延伸形成延伸部以使所述沟槽外的多晶硅中断；金属层，其覆盖所述隔离氧化层并连接至所述发射极区。该沟槽栅型功率芯片可以有效降低沟槽栅型功率芯片元胞区域的传输电容，从而降低功率芯片的动态损耗，提升开关频度，从而提升整体性能。

技术领域

本申请属于半导体领域，特别地涉及一种车规级低传输电容沟槽栅型功率芯片。

背景技术

功率芯片及其衍生的器件与模块在新能源汽车零部件中大量使用，主要对电能进行控制处理，在电机驱动、电池充电、直流控制等方面起着重要的作用。新能源汽车所使用的功率芯片要求有较高的开关工作频率(一般最大频率在40Khz以上)，所以要求功率芯片具有更高的开关频率、更低开关损耗。

同时，要求功率芯片具有更高的电流密度，所以开关型功率器件例如硅基的功率或碳化硅的MOSFET芯片的有源区采用沟槽型栅极元胞结构成为功率芯片技术发展的趋势之一。

以硅基IGBT芯片为例，IGBT芯片结构可分为两个区域：一个是双极型pnp区域，一个是pin区域。在晶体管区域，功率的行为就像一个在饱和模式的pnp晶体管，功率的集电极端对应pnp晶体管的发射极端。在pin区域，功率行为像pin二极管。

与平面栅功率相比，沟槽栅IGBT的特点为栅结构由横向变为纵向；pnp区减小，pin区增加；发射极侧的载流子浓度提高，通态压降降低。

但是沟槽栅功率芯片也存在缺点，与平面栅元胞相比，沟槽栅功率沟道宽/长比增大，短路电流增大，因此易发生短路失效；另外沟槽栅功率沟道宽度增大，输入电容增大，开关损耗增大。

实用新型内容

本申请的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种沟槽栅型功率芯片，其可以有效降低沟槽栅型功率芯片元胞区域的传输电容，从而降低功率芯片的动态损耗，提升开关频度，从而提升整体性能。

为了实现上述目的，本申请提供一种沟槽栅型功率芯片，其特征在于，所述沟槽栅型功率芯片包括一个或多个元胞，所述元胞包括：半导体衬底，所述半导体衬底中包括沟槽、分别位于所述沟槽的两侧的发射极区和非导通电流侧衬底区域；热氧化层，所述热氧化层形成于所述沟槽的内壁以及所述非导通电流侧衬底区域的表面；多晶硅，所述多晶硅形成于所述沟槽的内壁上的热氧化层上和所述沟槽外的热氧化层上，所述沟槽内的多晶硅构成沟槽栅；隔离氧化层，所述隔离氧化层形成在所述沟槽外的多晶硅上方并向下延伸形成延伸部以使所述沟槽外的多晶硅中断；金属层，所述金属层覆盖所述隔离氧化层并连接至所述发射极区。

进一步地，所述延伸部将所述沟槽外的多晶硅分隔为与所述沟槽内的多晶硅相连的第一部分多晶硅和不与所述沟槽内的多晶硅相连的第二部分多晶硅，所述金属层将所述发射极区与所述第二部分多晶硅等电位连接。

进一步地，所述金属层穿过形成在所述隔离氧化层内的接触孔延伸至所述第二部分多晶硅，从而将所述发射极区与所述第二部分多晶硅等电位连接。

进一步地，所述金属层将所述发射极区与所述非导通电流侧衬底区域等电位连接。

进一步地，所述延伸部进一步延伸至所述非导通电流侧衬底区域以中断所述热氧化层，所述金属层通过形成在所述延伸部内的接触孔延伸至所述非导通电流侧衬底区域，以将所述发射极区与所述非导通电流侧衬底区域等电位连接。

进一步地，所述第二部分多晶硅下方的半导体衬底中形成有一个或多个第二沟槽，所述第二部分多晶硅和所述热氧化层延伸至所述第二沟槽内以形成一个或多个假栅。