[發明專利]一種含有異質結的超結IGBT

有效

• 申請號: 201710480441.X
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107275383B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 黃銘敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其元胞結構包括：耐壓層，與所述耐壓層的一面相接觸的集電結構，與所述耐壓層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、所述基區以及所述耐壓層均接觸的柵極結構，覆蓋于所述集電結構的導體形成的集電極，覆蓋于與所述發射區及所述基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：

所述集電結構由至少一個第二導電類型的集電區與至少一個第一導電類型的緩沖區構成，所述緩沖區的一面與所述集電區的一面直接接觸，所述緩沖區的另一面與所述耐壓層相接觸，所述集電區的另一面與所述集電極直接接觸；

所述耐壓層由至少一個第一導電類型的第一種半導體區與至少一個第二導電類型的第二種半導體區構成，所述耐壓層中的第一導電類型的第一種半導體區與所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區相接觸，其形成的接觸面垂直或近似垂直于所述緩沖區和所述基區，或其形成的接觸面垂直或近似垂直于所述緩沖區和所述柵極結構，或其形成的接觸面垂直或近似垂直于所述緩沖區和所述基區和所述柵極結構；所述第一種半導體區是由第一種半導體材料構成，所述第二種半導體區是由第二種半導體材料構成，所述第二種半導體材料具有比所述第一種半導體材料更高的禁帶寬度和更高的臨界擊穿電場；

所述耐壓層與所述緩沖區是直接接觸或是通過一個第一導電類型的輔助層間接接觸；

所述集電區、所述緩沖區、所述基區、所述發射區以及所述輔助層是由第一種半導體材料構成；

所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區與所述基區相接觸或不與所述基區相接觸；當所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區不與所述基區相接觸時，所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區與一個較重摻雜的第二導電類型的第二種半導體區直接接觸，并且所述較重摻雜的第二導電類型的第二種半導體區與所述基區直接接觸；當所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區與所述基區相接觸時，所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區與所述基區直接接觸，或同時與所述基區以及一個較重摻雜的第二導電類型的第二種半導體區直接接觸，并且所述較重摻雜的第二導電類型的第二種半導體區與所述基區直接接觸；所述較重摻雜的第二導電類型的第二種半導體區是由第二種半導體材料構成；

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，所述絕緣介質層的一面與所述發射區、所述基區以及所述耐壓層均直接接觸；所述絕緣介質層的另一面與所述導體區的一面直接接觸，所述導體區的另一面與所述柵極直接接觸；所述絕緣介質層是由絕緣介質材料構成，所述導體區是由重摻雜的多晶半導體材料或/和金屬材料構成；

所述第一導電類型為N型時，所述第二導電類型為P型；所述第一導電類型為P型時，所述第二導電類型為N型。

2.如權利要求1所述的一種超結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；所述耐壓層的元胞形狀是條形或六角形或矩形形狀；所述超結絕緣柵雙極型晶體管器件的元胞形狀是條形或六角形或矩形形狀。

3.如權利要求1所述的一種超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

所述第一導電類型為N型時，所述耐壓層中的第一導電類型的第一種半導體區中的有效施主總電荷與所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區中的有效受主總電荷相對差別不超過80％；

所述第一導電類型為P型時，所述耐壓層中的第一導電類型的第一種半導體區中的有效受主總電荷與所述耐壓層中的第二導電類型的第二種半導體區中的有效施主總電荷相對差別不超過80％。

4.如權利要求1所述的一種超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

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。