[發明專利]具有高運算反應速度的絕緣柵雙載子晶體管

無效

• 申請號: 201110220519.7
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102593166A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 林永發;徐守一;吳孟韋;陳面國;石逸群
• 申請（專利權）人: 茂達電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種雙載子晶體管，特別是涉及一種具有高運算反應速度的絕緣柵雙載子晶體管。

背景技術

絕緣柵雙載子晶體管(Insulated?gate?bipolar?transistor，簡稱IGBT)為組合場效晶體管(metal?oxide?silicon?field?effect?transistor，簡稱MOSFET)及雙載子晶體管(bipolar?junction?transistor，簡稱BJT)而成的復合元件，由于絕緣柵雙載子晶體管具備場效晶體管的單柵極與高電流，及雙載子晶體管的低飽和電壓的優點，常應用于大功率電力裝置，例如馬達驅動面板。

請參閱圖1所示，是一種現有的絕緣柵雙載子晶體管的剖視示意圖。目前現有的絕緣柵雙載子晶體管1包含一個集極結構11、一個漂移區12、一個柵極結構13，及一個射極結構14。

該集極結構11為以p型半導體材料所構成的平坦的基板。

該漂移區12以磊晶的方式實體接觸該集極結構11，且以n型半導體為主要構成材料。

該柵極結構13包括一個實體接觸遠離該集極結構11的漂移區12頂面的介電層131，及一層實體接觸該介電層131的導電層132，該介電層131為絕緣體，該導電層132與外界電連接而可接受來自外界的電能。

該射極結構14設置于該漂移區12遠離該集極結構11的頂面，并包括一個與該漂移區12實體接觸的井區141、一個實體接觸該井區141頂部的源極區142，及一個與該源極區142及井區141實體接觸的接觸插塞143。該井區141以p型半導體材料形成，該源極區142以n型半導體材料形成。由于該接觸插塞143是以例如鎢金屬的導電材料構成，所以可利用該接觸插塞143對外電連接，且該接觸插塞143與該柵極結構13的導電層132不電連接。

該集極結構11、該漂移區12，及該井區141界定了一個雙載子晶體管；該漂移區12、該柵極結構13、該井區141，及該源極區142界定了一個場效晶體管，該雙載子晶體管及該場效晶體管組合成該絕緣柵雙載子晶體管1。

當給予一預定正電壓差于該柵極結構13的導電層132與該射極結構14的接觸插塞143間，該介電層131下的井區141形成電荷通道，該場效晶體管為該雙載子晶體管提供一基極電流，進而使該絕緣柵雙載子晶體管1導通；當該柵極結構13導電層132與該射極結構14的接觸插塞143間由該預定正電壓差轉變為一負電壓差或不加電壓時，該場效晶體管不形成電荷通道，該絕緣柵雙載子晶體管1由導通轉變為關閉。

然而當該柵極結構13導電層132與該射極結構14的接觸插塞143間由該預定正電壓差轉變為一負電壓差或不加電壓時，該井區141的少數載子復合緩慢，或界面間的寄生電容釋放電荷，造成該絕緣柵雙載子晶體管1關閉時間長，引起元件關閉時集極電流曳尾(current?tailing)的問題。

此外，若電流過大時，該集極結構11、該漂移區12、該井區141，及該源極區142形成寄生的柵流體(pnpn?thyristor)導通，導致無法利用所給予柵極結構13的預定電壓控制元件的開啟與關閉，從而造成該絕緣柵雙載子晶體管1動作失控。

由此可見，上述現有的絕緣柵雙載子晶體管在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型結構的具有高運算反應速度的絕緣柵雙載子晶體管，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的絕緣柵雙載子晶體管存在的缺陷，而提供一種新型結構的具有高運算反應速度的絕緣柵雙載子晶體管，所要解決的技術問題是使其可以提高元件關閉速度，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種具有高運算反應速度的絕緣柵雙載子晶體管，其包含一個集極結構、一個漂移區、一個柵極結構、一個第一射極結構，及一個第二射極結構。