[发明专利]一种增强型沟槽栅IGBT及其形成方法

说明书

本发明公开了一种增强型沟槽栅IGBT及其形成方法，设置发射极、N+发射区、P基区、沟槽栅、虚拟多晶硅、浮动P区、n‑截止区和n‑漂移区；虚拟多晶硅的两侧分别与沟槽栅之间设置浮动P区，沟槽栅之间除设置虚拟多晶硅和浮动P区之外的区域设置P基区，P基区表面两侧设置N+发射区，所述P基区和浮动P区均设置于n‑漂移区的上方；n‑漂移区的下方设置n‑截止区，n‑型截止区的下方设置p型集电极区，p型集电极区的下方连接集电极。由于虚拟沟道中的p区与多晶硅和外发射极电极之间的连接以及独特的栅结构的引入，使得从浮动p区到有源栅电极的位移电流较小，从而获得良好的di/dt可控性。

技术领域

本发明涉及属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种增强型沟槽栅IGBT及其形成方法。

背景技术

IGBT是家电、工业、可再生能源、UPS、铁路、电机驱动和EVHEV应用等电力电子应用中应用最广泛的功率器件，由于其结构中存在双极结晶体管，因此具有非常高的电流处理能力，大约有数百个这些IGBT可以控制数百千瓦的负载，在许多应用中都很有用。IGBT特别适用于低占空比、低频率、高电压和负载变化，使其能够用于机车列车、电动汽车和混合动力电动汽车。太阳能和风能等可再生能源领域的增长导致了对大功率IGBT的巨大需求。风力涡轮机中使用的电机为变速型，需要使用大功率IGBT以提高效率。随着发展中国家基础设施活动的增长，对高压机械的需求预计将增长，从而推动市场对大功率IGBT的需求。IGBT在电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）中的应用包括它们在动力系统和充电器中的应用，用于向电机输送和控制电力。

基于市场需求，近30年来，IGBT技术得到了长足的发展，并延续了技术发展的趋势。近十年来，随着电动汽车和混合动力汽车技术的进步，IGBT技术得到了更为先进的发展，全球领先的汽车制造商之间的竞争日趋激烈。

预计在预测期内，电动汽车/混合动力汽车的IGBT市场将增长三倍，占总市场的50%以上。在上述对IGBT需求巨大的情况下，为了显著改善这种折衷关系，开发了具有浮动p区的IGBT，即IEGT（Injection Enhanced IGBT），它在IGBT的表层侧具有电分离的浮动p区。IEGT结构如图1所示，IEGT已成为电动汽车、列车和大功率应用等电力电子领域的主要功率器件概念。

近年来，在采用IGBT和IEGT的逆变电路中，由高di/dt和波形振荡引起的噪声问题已成为非常严重的问题。

发明内容

本发明旨在提出一种增强型沟槽栅IGBT来提高IEGT电磁兼容性和降低功率损耗。本发明采用以下技术方案。

首先提出一种增强型沟槽栅IGBT，包括：设置发射极、N+发射区、P基区、沟槽栅、虚拟多晶硅、浮动P区、n-截止区和n-漂移区；虚拟多晶硅的两侧分别与沟槽栅之间设置浮动P区，沟槽栅之间除设置虚拟多晶硅和浮动P区之外的区域设置P基区，P基区表面两侧设置N+发射区，所述P基区和浮动P区均设置于n-漂移区的上方；n-漂移区的下方设置n-截止区，n-型截止区的下方设置p型集电极区，p型集电极区的下方连接集电极。

进一步地，所述沟槽栅外层靠近浮动P区一测的栅氧化层比靠近P基区一测的栅氧化层厚。

进一步地，加大所述沟槽栅底部栅极氧化膜的厚度。

进一步地，所述虚拟多晶硅平行于所述沟槽栅。

进一步地，所述虚拟多晶硅为两个，且两个虚拟多晶硅分离并且中间间隔窄P基区，两个虚拟多晶硅与发射极相连。

进一步地，浮动P区与发射极相连。

另一方面本发明提供了一种增强型沟槽栅IGBT的制作工艺，包括以下步骤：

步骤1：进行p基扩散、沟干法刻蚀和掺杂多晶硅栅沉积之后，以及随后的RIE、CDE和湿法刻蚀之后的沟道栅区域；

步骤2：CVD SiO2；