[發明專利]一種低通態壓降IGBT及其控制方法、制造方法

有效

• 申請號: 201610943892.8
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108022972B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 徐哲;溫家良;金銳;王耀華;劉江;趙哿;高明超;崔磊;潘艷
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L29/417;H01L21/331;H01L21/28
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種低通態壓降IGBT及其控制方法、制造方法，所述低通態壓降IGBT包括柵極、發射極、控制電極和集電極；柵極、發射極和控制電極淀積在N型襯底的有源區；集電極淀積在N型襯底的P+集電區上；所述控制方法包括依據低通態壓降IGBT的控制狀態確定其工作模式。與現有技術相比，本發明提供的一種低通態壓降IGBT及其控制方法、制造方法，通過控制電極的電壓值有效抑制空穴流通，從而增加空穴在N?區的存儲量降低IGBT的通態損耗。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種低通態壓降IGBT及其控制方法、制造方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)不僅具有單極性器件和雙極性器件的優點，還具備驅動電路簡單、控制電路功耗/成本低、飽和電壓低和器件自身損耗小等優點。IGBT包括正面發射極、柵極和背面集電極，其背面的背發射P+區的空穴流在Pwell基區被有效收集，N-區空穴存儲量比較低，導致IGBT的電導調制效應差。同時，IGBT的電導調制效應對其通態損耗具有較大影響，因此為了降低IGBT的通態損耗需要改善N-區的電導調制效應。目前可以采用抑制空穴的流通以增強N-去空穴存儲量的方法改善N-區的電導調制效應，主要包括兩種方法：

1、在P-基區引入載流子存儲層。

通過提高IGBT中PNP區域近Pwell基區的空穴濃度，降低飽和電壓，進而降低IGBT的通態損耗。但是這種方法存在IGBT高壓下漏電增大和安全工作區變差的缺陷。

2、采用深Trench結構。

通過設計Trench深度和Trench間隔抑制空穴的流通，增加空穴在N-區的存儲量，增強N-區電導調制，降低飽和電壓，進而降低IGBT的通態損耗。但是這種結構Trench結構存在可靠性和可控性較差的缺陷。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種低通態壓降IGBT及其控制方法、制造方法。

第一方面，本發明中一種低通態壓降IGBT的技術方案是：

所述低通態壓降IGBT包括柵極、發射極、控制電極和集電極；

所述柵極、發射極和控制電極淀積在N型襯底的有源區；

所述集電極淀積在所述N型襯底的P+集電區上。

進一步地，本發明提供的優選技術方案為：

所述發射極淀積在所述有源區的N+發射區上；

所述控制電極淀積在所述有源區的P型離子摻雜區上。

第二方面，本發明中一種低通態壓降IGBT的控制方法的技術方案是：

所述控制方法包括：依據所述低通態壓降IGBT的控制狀態確定其工作模式；

所述工作模式包括：

第一工作模式：同時啟動和關斷所述柵極和控制電極；

第二工作模式：順次啟動所述柵極和控制電極，并同時關斷所述柵極和控制電極；

第三工作模式：同時啟動所述柵極和控制電極，并順次關斷所述控制電極和柵極；

第四工作模式：順次啟動所述柵極和控制電極，并順次關斷所述控制電極和柵極。

進一步地，本發明提供的優選技術方案為：

所述控制狀態包括開通狀態和關斷狀態；

所述開通狀態包括快速開通和慢速開通，所述關斷狀態包括快速關斷和慢速關斷。

進一步地，本發明提供的優選技術方案為：