[發明專利]一種載流子存儲增強的絕緣柵雙極型晶體管

有效

• 申請號: 201710404322.6
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107134488B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 黃銘敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L29/10;H01L29/267
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1.一種絕緣柵雙極型晶體管器件，其元胞結構包括：輕摻雜的第一導電類型的漂移區，與所述漂移區的一面相接觸的第二導電類型的集電區，與所述漂移區的另一面相接觸的第二導電類型的基區，與所述基區至少有部分接觸的重摻雜的第一導電類型的發射區，與所述發射區、所述基區以及所述漂移區均接觸的柵極結構，覆蓋于所述集電區的導體形成的集電極，覆蓋于與所述發射區的導體形成的發射極，覆蓋于所述柵極結構的導體形成的柵極，其特征在于：

所述輕摻雜的第一導電類型的漂移區與所述第二導電類型的集電區是直接接觸或是通過一個第一導電類型的緩沖區間接接觸；

所述重摻雜的第一導電類型的發射區與所述第二導電類型的基區是直接接觸或是通過一個第一導電類型的連接區間接接觸；

所述柵極結構包括至少一個絕緣介質層和至少一個導體區，所述絕緣介質層與所述發射區、所述基區以及所述漂移區均直接接觸；所述絕緣介質層的另一面與所述導體區直接接觸，所述導體區的另一面與所述柵極導體直接接觸；所述絕緣介質層是由絕緣介質材料構成，所述絕緣介質材料是二氧化硅或是具有比二氧化硅更高或更低介電系數的介質材料；所述導體區是由導體材料構成，所述導體區的導體材料是重摻雜的多晶半導體材料或是金屬材料；所述導體區的導體材料與所述柵極導體相同或不同；

所述漂移區、所述集電區、所述基區、所述緩沖區和所述連接區是由第一種半導體材料構成；所述發射區是由第二種半導體材料構成；所述第二種半導體材料的禁帶寬度高于所述第一種半導體材料的禁帶寬度；

所述基區與所述發射極之間通過一個二極管或兩個同向串聯的二極管或兩個以上同向串聯的二極管相連；所述基區與發射極之間的二極管的正向導通電流方向和所述基區與所述發射區構成的異質結的正向導通電流方向相同；所述基區與所述發射區構成的異質結的正向導通電壓大于所述基區與發射極之間的二極管通路的正向導通電壓；

所述第一導電類型為N型時，所述的第二導電類型為P型，所述基區與發射極之間的二極管的正向導通電流方向和所述基區與所述發射區構成的異質結的正向電流導通方向都是從所述基區流向所述發射極；所述第一導電類型為P型時，所述的第二導電類型為N型，所述基區與發射極之間的二極管的正向導通電流方向和所述基區與所述發射區構成的異質結的正向導通電流方向都是從所述發射極流向所述基區。

2.如權利要求1所述的一種絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

所述的柵極結構是平面柵結構或是槽柵結構；

所述第一種半導體材料是Si時，所述第二種半導體材料是SiC或GaN或SiCN或金剛石或GaAs；所述的第一種半導體材料是Ge時，所述第二種半導體材料是Si或SiC或GaN或SiCN或金剛石或GaAs；所述第一種半導體材料是GaAs時，所述第二種半導體材料是SiC或GaN或SiCN或金剛石；所述第二種半導體材料是單晶材料或多晶材料或非晶材料；

所述基區與發射極之間的二極管是集成在芯片內部的二極管或是外接的二極管；所述基區與發射極之間的二極管是PN二極管或是肖特基二極管或是PN-肖特基復合型二極管；所述集成在芯片內部的二極管制作在元胞區或制作在元胞區之外的區域；

所述絕緣柵雙極型晶體管器件的元胞的形狀是條形或六角形或圓形或方形形狀，排列方式是條形或六角形或圓形或方形方式。