具有改进的发射极结构的沟槽栅IGBT制造技术

本发明专利技术涉及具有改进的发射极结构的沟槽栅IGBT。沟槽栅IGBT包括平行的两个沟槽以及位于所述两个沟槽之间的P基区和发射极，其中，所述发射极位于所述P基区上方，所述发射极包括多个N++区与两两相接的多个P++区，其中，从所述沟槽栅IGBT的顶面看，每个所述P++区的形状均为以下任一种：圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；椭圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；以及N边形，N为大于或等于2的偶数，其中，所述N边形有且只有两个顶点分别位于所述两个沟槽的侧壁上，且所述N边形关于所述两个沟槽中间的与所述沟槽平行的直线对称，并且，所述N++区为所述两个沟槽的侧壁之间的除了所述P++区之外的区域。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的发射极结构的沟槽栅IGBT
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种具有改进的发射极结构的沟槽栅IGBT。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)在工业中的应用越来越广泛，其中一种常见的IGBT为沟槽栅IGBT。沟槽栅IGBT为了减小沟槽间距同时提高IGBT的抗闩锁能力，通常将其发射极的N++区与P++区设计成交替的长方形的结构，如图1所示。这样，不仅可以减小两沟槽间的间距，同时可以降低P基区的寄生基区电阻，提高沟槽栅的抗闩锁能力。然而，由于IGBT的沟道面积取决于N++区与栅氧化层(即，沟槽侧壁)的接触面积，长方形N++区与长方形P++区交替的发射极结构会牺牲有效的沟道密度，从而增大IGBT的导通压降。因此，亟需一种新型的沟槽栅IGBT的发射极结构。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种新型的沟槽栅IGBT的发射极结构，其在提高IGBT的沟道密度的同时，降低IGBT的基区寄生电阻，提高其抗闩锁能力，获得了更好的导通压降与抗闩锁能力之间的折中关系。根据本专利技术的一个方面，提供了一种沟槽栅IGBT，包括平行的两个沟槽以及位于所述两个沟槽之间的P基区和发射极，其中，所述发射极位于所述P基区上方，所述发射极包括多个N++区与两两相接的多个P++区，其中，从所述沟槽栅IGBT的顶面看，每个所述P++区的形状均为以下任一种：圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；椭圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；以及N边形，N为大于或等于2的偶数，其中，所述N边形有且只有两个顶点分别位于所述两个沟槽的侧壁上，且所述N边形关于所述两个沟槽中间的与所述沟槽平行的直线对称，并且，所述N++区为所述两个沟槽的侧壁之间的除了所述P++区之外的区域。优选地，每个所述P++区均为椭圆形，该椭圆形的长轴与所述两个沟槽平行。优选地，每个所述P++区均为椭圆形，该椭圆形的短轴与所述两个沟槽平行。优选地，每个所述P++区均为菱形，每个所述N++区均为三角形。优选地，除了两端的四个N++区外，每个所述N++区均为钝角三角形。优选地，除了两端的四个N++区外，每个所述N++区均为锐角三角形。优选地，每个所述P++区均为正方形，每个所述N++区均为直角三角形。优选地，每个所述P++区均为六边形。优选地，每个所述P++区均为八边形。优选地，每个所述P++区均为十边形。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：沟槽栅IGBT的发射极结构通过尽量扩大N++区与栅氧化层的接触面积而使沟道面积尽可能大，从而减小IGBT的导通压降；同时保证足够的P++区面积，从而提升抗闩锁能力。因此，获得了更好的导通压降与抗闩锁能力之间的折中关系。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，并且附图并未按照实际的比例绘制。图1为现有技术中的沟槽栅IGBT的结构示意图。图2为根据本专利技术第一实施例的沟槽栅IGBT的结构示意图。图3为根据本专利技术第一实施例的沟槽栅IGBT的变体的结构示意图。图4为根据本专利技术第一实施例的沟槽栅IGBT的另一变体的结构示意图。图5为根据本专利技术第二实施例的沟槽栅IGBT的结构示意图。图6为根据本专利技术第二实施例的沟槽栅IGBT的变体的结构示意图。图7为根据本专利技术第二实施例的沟槽栅IGBT的另一变体的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。图1为现有技术中的沟槽栅IGBT的结构示意图。如图1所示，该沟槽栅IGBT包括位于两个平行的沟槽中的栅极1和2、位于这两个沟槽外侧的漂移P区3和4以及位于这两个沟槽之间的P基区5和发射极，其中发射极位于P基区5的上方。沟槽栅IGBT的其他组成部分是本领域技术人员公知的，在此不进行赘述。从顶面看，发射极包括长方形N++区与长方形P++区交替的结构。这种发射极结构可以减小两沟槽间的间距，同时可以降低P基区的寄生基区电阻，提高沟槽栅的抗闩锁能力。然而，由于IGBT的沟道面积取决于N++区与栅氧化层的接触面积，这种长方形N++区与长方形P++区交替的发射极结构会牺牲有效的沟道密度，从而增大IGBT的导通压降。对此，本专利技术提出了一种新型的沟槽栅IGBT的发射极结构，其通过尽量扩大N++区与栅氧化层的接触面积而使沟道面积尽可能大，从而减小IGBT的导通压降；同时保证足够的P++区面积，从而提升抗闩锁能力。因此，获得了更好的导通压降与抗闩锁能力之间的折中关系。实施例一图2为根据本专利技术第一实施例的沟槽栅IGBT的结构示意图。如图2所示，该沟槽栅IGBT包括位于两个平行的沟槽中的栅极1和2、位于这两个沟槽外侧的漂移P区3和4以及位于这两个沟槽之间的P基区5和发射极，其中发射极位于P基区5的上方。沟槽栅IGBT的其他组成部分是本领域技术人员公知的，在此不进行赘述。该实施例的沟槽栅IGBT与图1所示的沟槽栅IGBT的不同在于，从顶面看，该实施例的沟槽栅IGBT的发射极不是长方形N++区与长方形P++区交替的结构，而是多个菱形P++区与多个三角形N++区组合的结构。每个菱形P++区的两个顶点与沟槽侧壁相接，且每个菱形P++区均关于两平行沟槽中间的与沟槽平行的直线(未示出)对称。菱形P++区两两相接。菱形P++区与沟槽侧壁之间的区域则为三角形的N++区。在图2的实施例中，除了两端的四个N++区外，其余的单个N++区均为钝角三角形，这不对本专利技术构成限制。单个N++区也可以设计为锐角三角形或直角三角形。在单个N++区为钝角三角形的情况下，单个N++区与单个P++区的面积较大，对光刻CD的要求较低。图3示出了单个N++区为锐角三角形的情况，在这种情况下，单个N++区与单个P++区的面积较小，从而整体上N++区与P++区的分布相对均匀。图4则示出了单个N++区为直角三角形的情况。通过上述设计，使N++区与栅氧化层的接触面积最大化，从而使沟道面积最大化，因此可以减小IGBT的导通压降；同时使P++区的面积也较大，从而获得抗闩锁能力的提升。因此，获得了更好的导通压降与抗闩锁能力之间的折中关系。在实施例一中，P++区与N++区的结深相近，约为0.3μm，峰值掺杂浓度为5e19cm-3至5e20cm-3。P基区5的结深比P++区与N++区的结深要深，约为3至4μm，表面峰值浓度约为2e17cm-3。沟槽的深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽栅IGBT，包括平行的两个沟槽以及位于所述两个沟槽之间的P基区和发射极，其中，所述发射极位于所述P基区上方，所述发射极包括多个N++区与两两相接的多个P++区，其中，从所述沟槽栅IGBT的顶面看，每个所述P++区的形状均为以下任一种：圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；椭圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；以及N边形，N为大于或等于2的偶数，其中，所述N边形有且只有两个顶点分别位于所述两个沟槽的侧壁上，且所述N边形关于所述两个沟槽中间的与所述沟槽平行的直线对称，并且，所述N++区为所述两个沟槽的侧壁之间的除了所述P++区之外的区域。

【技术特征摘要】
1.一种沟槽栅IGBT，包括平行的两个沟槽以及位于所述两个沟槽之间的P基区和发射极，其中，所述发射极位于所述P基区上方，所述发射极包括多个N++区与两两相接的多个P++区，其中，从所述沟槽栅IGBT的顶面看，每个所述P++区的形状均为以下任一种：圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；椭圆形，其内接于所述两个沟槽的侧壁；以及N边形，N为大于或等于2的偶数，其中，所述N边形有且只有两个顶点分别位于所述两个沟槽的侧壁上，且所述N边形关于所述两个沟槽中间的与所述沟槽平行的直线对称，并且，所述N++区为所述两个沟槽的侧壁之间的除了所述P++区之外的区域。2.根据权利要求1所述的沟槽栅IGBT，其中，每个所述P++区均为椭圆形，该椭圆形的长轴与所述两个沟槽平行。3.根据权利要求1所述的沟槽栅IGBT，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国友，朱利恒，戴小平，罗海辉，黄建伟，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43