[發明專利]VTS絕緣柵極雙極晶體管

有效

• 申請號: 200910261916.1
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN101840919A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 維杰伊·帕塔薩拉蒂;蘇吉特·巴納吉
• 申請（專利權）人: 電力集成公司
• 主分類號: H01L27/082
• 分類號: H01L27/082;H01L29/739
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 趙飛;南霆

1.一種功率晶體管器件，包括：

第一導電類型的襯底；

第二導電類型的緩沖層，所述第二導電類型與所述第一導電類型相反，所述緩沖層布置在所述襯底的頂部，所述襯底與所述緩沖層之間形成第一PN結；

半導體材料的多個柱，每個柱包括：

所述第二導電類型的第一區域；

所述第一導電類型的體區域，所述體區域與所述第一區域相鄰；

所述第二導電類型的漂移區域，其從所述體區域向所述緩沖層沿垂直方向延伸，所述體區域與所述漂移區域之間形成第二PN結；

所述柱的相鄰對沿橫向由電介質區域分開，所述電介質區域從至少剛剛接近所述第二PN結的地方沿垂直方向向下至少延伸到所述緩沖層中，電介質層與所述柱的相鄰對的各個漂移區域形成側壁界面；

場板部件，布置在所述電介質層內，所述場板部件具有沿所述垂直方向延伸的長度，所述場板部件由導電材料形成，所述場板部件與所述漂移區域和所述緩沖層完全絕緣；

溝槽柵極，其布置在所述電介質區域中與所述體區域相鄰，所述柵極與所述體區域和所述場板部件絕緣；

其中，當所述功率晶體管器件處于導通狀態時，所述第一PN結和所述第二PN結作為雙極晶體管工作，其中所述襯底包括發射極，所述第一區域包括集電極，所述溝槽柵極用作對所述發射極與所述集電極之間的正向導通進行控制的場效應晶體管(FET)的控制輸入端；當所述功率晶體管處于關斷狀態時，所述第一PN結受到反向偏壓。

2.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述場板部件從與所述第一區域的頂面相鄰處向下延伸到與所述緩沖層的頂面大體相鄰。

3.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，還包括柵極，所述柵極布置在所述第一電介質區域和所述第二電介質區域內與所述體區域相鄰處，所述柵極與所述體區域、第一場板和第二場板絕緣。

4.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述漂移區域沿所述垂直方向具有線性地漸變的摻雜分布。

5.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述第一導電類型為p型，所述第二導電類型為n型。

6.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述場板部件包括重度摻雜的多晶硅。

7.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述電介質層包括二氧化硅。

8.根據權利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述電介質區域沿所述垂直方向向下延伸到所述緩沖層中。

9.一種制造于半導體管芯上的功率晶體管器件，包括：

第一導電類型的襯底，其布置在所述半導體管芯的底部；

第二導電類型的緩沖層，所述第二導電類型與所述第一導電類型相反，所述緩沖層與所述襯底的頂面相鄰以在其間形成PN結；

所述第二導電類型的第一區域，布置在所述半導體管芯的頂面處或頂面附近，所述第一區域包括場效應晶體管(FET)的源極區域，所述場效應晶體管在所述功率晶體管器件處于導通狀態時對所述襯底與所述第一區域之間沿垂直方向的正向導通進行控制，所述第一區域還包括雙極晶體管的集電極而所述襯底還包括發射極，當在所述導通狀態工作時所述雙極晶體管沿所述垂直方向傳導電流；

所述第一導電類型的體區域，所述體區域與所述第一區域的底面相鄰；

所述第二導電類型的漂移區域，其從所述緩沖層的頂面沿垂直方向向所述體區域的底面延伸；

第一電介質區域和第二電介質區域，其與所述漂移區域的相對的橫向側壁部分分別相鄰，這些電介質區域從緊接著所述體區域下方處沿所述垂直方向向下至少延伸到所述緩沖層中；

柵極，其布置成與所述體區域相鄰并與所述體區域絕緣，所述柵極從所述第一區域的底面沿所述垂直方向向下至少延伸到所述體區域的底面；以及

第一場板和第二場板，分別布置在所述第一電介質區域和所述第二電介質區域內，所述第一場板和所述第二場板各自從緊挨著所述柵極最下部分上方處沿所述垂直方向向下延伸到所述緩沖層的頂面附近，所述第一場板和所述第二場板與所述漂移區域和所述緩沖層完全絕緣。

10.根據權利要求9所述的功率晶體管器件，其中，所述漂移區域沿所述垂直方向具有線性地漸變的摻雜分布。

11.根據權利要求9所述的功率晶體管器件，其中，所述第一導電類型為p型，所述第二導電類型為n型。