[發(fā)明專利]一種絕緣柵雙極型晶體管的關(guān)斷性能提升方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610061042.5
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105702720B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝靖;周錦程;楊卓;孫偉鋒;宋慧濱;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種絕緣柵雙極型晶體管，包括：重摻雜P型集電區(qū)(2)，在重摻雜P型集電區(qū)(2)的背面設(shè)有集電極金屬(1)，其正面設(shè)有輕摻雜N型緩沖層(3)，輕摻雜N型緩沖層(3)上設(shè)有輕摻雜N型基極區(qū)(4)，輕摻雜N型基極區(qū)(4)上設(shè)有輕摻雜N型載流子存儲層(5)，在輕摻雜N型載流子存儲層(5)上設(shè)有存在互相平行的溝槽柵，所述溝槽柵是由第一類型柵氧化層(6)和第一多晶硅柵(7)構(gòu)成，第一類型柵氧化層(6)位于第一多晶硅柵(7)與輕摻雜N型載流子存儲層(5)之間，所述溝槽柵深度深入輕摻雜N型基極區(qū)(4)，溝槽柵將輕摻雜N型載流子存儲層(5)分割成條狀，在條狀輕摻雜N型載流子存儲層(5)上設(shè)有塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)，且所述塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)將所述條狀輕摻雜N型載流子存儲層(5)分割成塊狀載流子存儲層(17)，塊狀載流子存儲層(17)表面上設(shè)有第二類型柵氧化層(14)，第二類型柵氧化層(14)與相鄰的溝槽柵的第一類型柵氧化層(6)連接，第二類型柵氧化層(14)上設(shè)有第二多晶硅柵(15)，第二多晶硅柵(15)分別與相鄰的溝槽柵內(nèi)的第一多晶硅柵(7)連接，塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)表面存在重摻雜P型源區(qū)(9)，塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)表面存在重摻雜N型源區(qū)(10)，在器件表面設(shè)有絕緣介質(zhì)層(12)，發(fā)射極金屬(13)通過絕緣介質(zhì)層(12)上的通孔與重摻雜P型源區(qū)(9)、重摻雜N型源區(qū)(10)接觸，其特征在于，在塊狀載流子存儲層(17)與第二類型柵氧化層(14)之間設(shè)有輕摻雜淺P阱(11)，所述輕摻雜淺P阱(11)和與塊狀載流子存儲層(17)相鄰的塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)連接，所述絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷時，在輕摻雜淺P阱(11)處形成P溝道，塊狀載流子存儲層(17)內(nèi)的空穴會進入所述P溝道，并被P溝道迅速抽取。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，同一個條狀N型載流子存儲層(5)內(nèi)，相鄰的塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)的中心間距為：1μm～100μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，相鄰的溝槽柵的中心間距為：1μm～30μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，輕摻雜淺P阱(11)的注入能量介于1～900keV，注入劑量介于1×10¹¹～1×10¹⁶cm²之間。

5.一種權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管的關(guān)斷性能提升方法，其特征在于，在絕緣柵雙極型晶體管的塊狀載流子存儲層(17)與第二類型柵氧化層(14)之間設(shè)置輕摻雜淺P阱(11)，利用絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷時第二多晶硅柵(15)上的電壓降低，輕摻雜淺P阱(11)不被完全耗盡，在輕摻雜淺P阱(11)處形成低導通電阻的導電溝道，空穴從輕摻雜N型基極區(qū)(4)進入輕摻雜N型載流子存儲層(5)，然后再進入輕摻雜淺P阱(11)中的導電溝道，空穴通過所述導電溝道到達塊狀輕摻雜P型體區(qū)(8)，最后進入重摻雜P型源區(qū)(9)。