[实用新型]一种具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管

说明书

本实用新型涉及一种具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，包括芯片本体，芯片本体包括多个沟槽区，多个沟槽区中至少一个沟槽区内设置有普通栅电极且至少一个沟槽区内设置有复合栅电极，复合栅电极包括位于P型基区表面的平面栅极及位于沟槽区内的沟槽栅极，平面栅极与沟槽栅极为一体式，平面栅极与P型基区之间也设置有栅氧化层，普通栅电极与发射极电极之间、复合栅电极与发射极电极之间均设置有绝缘介质层。本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管能够防止器件发生闩锁现象，从而增强器件的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，尤其涉及一种具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

沟槽型绝缘栅双极型晶体管是一种大功率的电力电子器件，对于现有的深沟槽型绝缘栅双极型晶体管，当正向导通电流大于50安培时，具有较小元胞尺寸的IGBT器件导通时有效沟道宽度较大，从而导致其产生较大的电流密度和饱和电流，而IGBT器件在大电流冲击下容易发生闩锁现象。现有的沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件一般包括N型单晶硅衬底100、N型基区240、P型基区250、多晶硅栅极292、沟槽区290、栅氧化层291、N+发射极区280、绝缘介质层270、P+深阱区260、N型场终止区230、P型集电极区220、正面发射极金属211以及集电极金属层210。当N+发射极区280下方的P型基区电阻R_w和流过N+发射极区280下方的空穴电流I_h过大时，电阻R_w与空穴电流I_h的乘积（即P型基区与N+发射极区之间的电势差）大于PN结的导通电压V_bi（约为0.8V），此时IGBT芯片内的寄生P+NPN+结构导通，IGBT器件失去栅极控制开关能力，器件发生闩锁现象，进而造成器件的损坏。为此，需要设计一种新的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，以防止闩锁现象的发生，减小器件损坏的几率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够防止器件闩锁以增强器件可靠性的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管。

本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，包括芯片本体，芯片本体包括N型基区、位于N型基区下方的P型集电极区、位于P型集电极区下方的集电极、位于N型基区表面的多个沟槽区，沟槽区的内侧壁上设置有栅氧化层，相邻沟槽区之间设置有P型基区、位于P型基区顶部的N+发射极区及位于N+发射极区中间的P+深阱区，芯片本体的表面设有与所述N+发射极区电连接的发射极电极，多个沟槽区中至少一个沟槽区内设置有普通栅电极且至少一个沟槽区内设置有复合栅电极，所述复合栅电极包括位于P型基区表面的平面栅极及位于沟槽区内的沟槽栅极，平面栅极与沟槽栅极为一体式，平面栅极与P型基区之间也设置有栅氧化层，普通栅电极与发射极电极之间、复合栅电极与发射极电极之间均设置有绝缘介质层。

具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管进一步的，本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，普通栅电极与复合栅电极间隔设置。

进一步的，本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，所述栅氧化层295的厚度为1000-1500 Å。

进一步的，本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，N型基区与P型集电极区之间设置有N型场终止区。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：本实用新型的具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管，采用平面栅极与沟槽栅极相结合构成复合栅电极的结构，使IGBT器件具有一个水平导电沟道部分和一个垂直导电沟道部分，水平导电沟道直接连接到垂直导电沟道，从而形成电子导通通路。即IGBT器件的有效沟道长度为平面栅极和沟槽栅极的沟道长度之和，增大了器件导通时的沟道长度，也就增大器件导通时的沟道电阻，从而降低了IGBT器件的饱和电流，形成了具有闩锁免疫功能的绝缘栅双极型晶体管。同时，平面栅电极与沟槽栅电极相结合的器件结构，也增大了元胞节距， 使器件获得较低的饱和电流，从而进一步增强了IGBT器件的闩锁免疫能力。