CN111009576A - 一种全封闭式igbt沟槽栅结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，包括若干个排布的元胞区，元胞区包括两条相邻的有源沟槽，两条相邻的有源沟槽两端分别通过有源沟槽桥连形成第一封闭结构，第一封闭结构内具有两条相邻的虚拟沟槽，两条相邻的虚拟沟槽两端分别通过虚拟沟槽桥连形成第二封闭结构，第二封闭结构内形成浮空P阱区，将有源沟槽和虚拟沟槽分别设置为封闭结构，避免了单个尖端结构导致的电场集中问题，优化器件的性能，同时将虚拟沟槽设置为封闭结构，实现了虚拟沟槽内部浮空区的绝对浮空，增大了浮空区的空穴沿沟槽方向移动并从发射极排出的难度，使发射极与浮空区之间的电阻无穷大，抑制了浮空区电势因空穴排出而升高，避免引起输出曲线振荡，抑制IGBT的EMI噪声。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域，特别涉及一种全封闭式IGBT沟槽栅结构。
背景技术
IGBT常采用沟槽栅结构，为了降低器件的导通压降，通常利用虚拟沟槽栅设置器件的浮空区。器件浮空区的空穴沿沟槽方向移动并从发射极排出会造成浮空区电势的快速升高，进一步造成栅极和发射极间的负电容CEG增大，从而导致器件开启过程中dvCE/dt不可控，造成IGBT器件电路的EMI噪声。
另一方面，现有工作中，栅源极连接处沟槽栅的末端一般是不封闭的尖端结构，这样的结构极易使得电场集中在沟槽栅末端，导致器件性能不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，以解决现有技术中电场集中在沟槽栅末端的技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，包括若干个排布的元胞区，所述元胞区包括两条相邻的有源沟槽，两条相邻的有源沟槽两端分别通过有源沟槽桥连形成第一封闭结构，所述第一封闭结构内具有两条相邻的虚拟沟槽，两条相邻的虚拟沟槽两端分别通过虚拟沟槽桥连形成第二封闭结构，且所述第二封闭结构内部形成浮空P阱区。
优选地，所述元胞区两端的有源沟槽桥连分别通过第一有源沟槽结连接一有源沟槽臂，所述有源沟槽臂延伸至栅极跑道内，以使所述有源沟槽与栅极相连。
优选地，相邻两个所述元胞区两端的有源沟槽臂通过有源沟槽臂桥连形成第三封闭结构，所述第三封闭结构内外两侧分别设有空穴收集窗口。
优选地，所述有源沟槽臂桥连外形呈圆弧状。
优选地，相邻两个所述元胞区通过第二有源沟槽结连接，且相邻两个所述元胞区之间通过一条有源沟槽隔离。
优选地，所述虚拟沟槽桥连外形呈圆弧状。
优选地，所述元胞区的有源沟槽与虚拟沟槽之间设有离子掺杂区，所述离子掺杂区上设有发射极接触孔。
本发明的有益效果如下：
将有源沟槽和虚拟沟槽分别设置为封闭结构，避免了单个尖端结构导致的电场集中问题，优化了器件的性能；
同时将虚拟沟槽设置为封闭结构，实现了虚拟沟槽内部浮空区的绝对浮空，增大了浮空区的空穴沿沟槽方向移动并从发射极排出的难度，使发射极与浮空区之间的电阻无穷大，抑制了浮空区电势因空穴排出而升高，避免引起输出曲线振荡，抑制IGBT的EMI噪声，提高器件的可靠性。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构的结构示意图。
图中：1、元胞区；2、有源沟槽；3、有源沟槽桥连；4、虚拟沟槽；5、第二封闭结构；6、浮空P阱；7a、第二有源沟槽结；7b、第一有源沟槽结；8、有源沟槽臂；9、栅极跑道；10、空穴收集窗口；11、离子掺杂区；12、发射极接触孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…) 仅用于解释在某一特定姿态 (如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参照图1，本发明提供一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，包括若干个排布的元胞区1，元胞区1包括两条相邻的有源沟槽2，两条相邻的有源沟槽2两端分别通过有源沟槽桥连3形成第一封闭结构，第一封闭结构内具有两条相邻的虚拟沟槽4，两条相邻的虚拟沟槽4两端分别通过圆弧状的虚拟沟槽桥连形成第二封闭结构5，第二封闭结构5内部形成浮空P阱区6，将有源沟槽2和虚拟沟槽4分别设置为封闭结构，避免了单个尖端结构导致的电场集中问题，优化器件的性能；同时将虚拟沟槽4设置为封闭结构，实现了虚拟沟槽4内部浮空区的绝对浮空，增大了浮空区的空穴沿沟槽方向移动并从发射极排出的难度，使发射极与浮空区之间的电阻无穷大，抑制了浮空区电势因空穴排出而升高，避免引起输出曲线振荡，抑制IGBT的EMI噪声，提高器件的可靠性。
参照图1，元胞区1两端的有源沟槽桥连3分别通过第一有源沟槽结7b连接一有源沟槽臂8，有源沟槽臂8延伸至栅极跑道9内，以使有源沟槽2与栅极相连，相邻两个元胞区1两端的有源沟槽臂8通过圆弧状的有源沟槽臂桥连形成第三封闭结构，通过第三封闭结构进一步提高了封闭效果，从而更好的避免了单个尖端结构导致的电场集中问题，优化了器件的性能；
在第三封闭结构内外两侧分别设有空穴收集窗口10，通过空穴收集窗口10有利于器件的快速导通。
参照图1，相邻两个元胞区1通过第二有源沟槽结7a连接，且相邻两个元胞区1之间通过一条有源沟槽2隔离。
参照图1，在元胞区1的有源沟槽2与虚拟沟槽4之间设有离子掺杂区11，离子掺杂区11上设有发射极接触孔12，通过发射极接触孔12连接发射极与离子掺杂区11。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，包括若干个排布的元胞区，所述元胞区包括两条相邻的有源沟槽，两条相邻的有源沟槽两端分别通过有源沟槽桥连形成第一封闭结构，所述第一封闭结构内具有两条相邻的虚拟沟槽，两条相邻的虚拟沟槽两端分别通过虚拟沟槽桥连形成第二封闭结构，且所述第二封闭结构内部形成浮空P阱区。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，所述元胞区两端的有源沟槽桥连分别通过第一有源沟槽结连接一有源沟槽臂，所述有源沟槽臂延伸至栅极跑道内，以使所述有源沟槽与栅极相连。
3.根据权利要求2所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，相邻两个所述元胞区两端的有源沟槽臂通过有源沟槽臂桥连形成第三封闭结构，所述第三封闭结构内外两侧分别设有空穴收集窗口。
4.根据权利要求3所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，所述有源沟槽臂桥连外形呈圆弧状。
5.根据权利要求1所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，相邻两个所述元胞区通过第二有源沟槽结连接，且相邻两个所述元胞区之间通过一条有源沟槽隔离。
6.根据权利要求1所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，所述虚拟沟槽桥连外形呈圆弧状。
7.根据权利要求1所述的一种全封闭式IGBT沟槽栅结构，其特征在于，所述元胞区的有源沟槽与虚拟沟槽之间设有离子掺杂区，所述离子掺杂区上设有发射极接触孔。
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|---|---|---|---|---|
| CN116646382A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-08-25 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种沟槽栅igbt芯片的元胞结构及制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012028567A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Denso Corp | 半導体装置 |
| CN209199938U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-08-02 | 成都森未科技有限公司 | 一种实现功率半导体器件元胞区绝对浮空的沟槽隔断结构 |
| CN209199937U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-08-02 | 成都森未科技有限公司 | 一种用于调整功率半导体器件电容比例的版图结构 |
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