[發明專利]一種絕緣柵雙極型半導體器件

無效

• 申請號: 201310420393.7
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103489906A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李澤宏;鄒有彪;宋文龍;李果;劉建;吳明進
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及半導體技術，具體的說是涉及一種絕緣柵雙極型半導體器件。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種由MOS柵極電壓控制的雙極型晶體管，它具有在高電壓下開關大電流的能力。因為IGBT具有電導調制效應從而使其具有低導通壓降的優點，但同時IGBT也存在關斷速度慢的問題，通常都需要控制集電極空穴注入效率或者采用少子壽命控制技術以降低關斷時間，這將不可避免的減弱電導調制效應，從而增大IGBT的導通壓降。尤其在漂移區較厚或者集電極注入效率低的IGBT結構中，體區附近的空穴濃度通常較低，電導調制效應較弱，導通壓降較高。因此在關斷時間和導通壓降之間實現折中是非常必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提出一種低導通壓降、快關斷的IGBT結構，使IGBT在導通時降低導通壓降，在關斷時減少關斷時間。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種絕緣柵雙極型半導體器件，包括依次層疊設置的集電極金屬12、P型半導體材料1、N型半導體材料2、N型漂移區3、第一P型半導體體區4和發射極金屬11，所述第一P型半導體體區4中包括2個相互獨立的發射區5；其特征在于，還包括第二P型半導體區8、N型半導體區9、氧化層6和多晶硅7；所述氧化層6覆蓋在多晶硅7的外表面分別形成2個槽柵結構，所述2個槽柵結構設置在絕緣柵雙極型半導體器件的兩端，所述槽柵結構分別與發射區5的側面和第一P型半導體體區4的側面連接并嵌入N型漂移區3的上表面；所述第二P型半導體區8設置在第一P型半導體體區4中，所述N型半導體區9設置在第二P型半導體區8中，在N型半導體區9的上表面設置有電極10，發射區5的上表面設置有發射極電極11，發射極電極11沿第一P型半導體體區4的上表面延伸到第二P型半導體區8的上表面。

本發明總的技術方案，采用由一個雙極型晶體管BJT及一個第二種導電類型的金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管MISFET組合而成的IGBT。其中，第二種導電類型的MISFET有一個第二種導電類型的半導體材料作為漂移區，漂移區上表面形成了第一種導電類型的體區，在體區中形成了由絕緣材料和半絕緣材料或導體構成的槽柵結構，在第一種導電類型體區中還形成了第二種導電類型的半導體作為MISFET的源區；在第一種導電類型體區中還形成了第一種導電類型的半導體區，該區的摻雜濃度高于體區的摻雜濃度；在第一種導電類型體區中還形成了另一個第二種導電類型的半導體區；將源區用金屬層連接起來形成IGBT發射極電極；將槽柵結構的半絕緣材料或導電材料引出作為IGBT的柵極，在第一種導電類型體區中的另一個第二種導電類型半導體區上表面形成另一個電極。漂移區作為BJT的基區，所述的體區作為BJT的集電區，在漂移區的下表面形成第二種導電類型的半導體層作為場終止層，在場終止層下面形成了第一種導電類型的半導體區作為BJT的發射區。在BJT的發射區下表面形成金屬層作為IGBT集電極電極。

本發明所述的第一種導電類型半導體為P型半導體，第二種導電類型半導體為N型半導體。

本發明的關鍵之處是在所述體區中加入了由第一種導電類型半導體和第二種導電類型半導體形成的PN結結構。

本發明的有益效果為，具有低導通壓降、快關斷的優點，同時在IGBT導通和關斷時可以改變引入的PN結處的N型半導體區所加電壓的大小、方向，從而靈活地控制IGBT的導通壓降和關斷時間。

附圖說明

圖1是實施例1的結構示意圖；

圖2是實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，詳細描述本發明的技術方案：