[發明專利]一種絕緣柵雙極型晶體管

有效

• 申請號: 201711255213.9
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108122962B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 汪志剛;王冰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種絕緣柵雙極型晶體管。本發明在傳統縱向IGBT器件結構的基礎上，設置IGBT分流區以及在第三電極處設置第三電極延伸結構和第三電極區高摻雜接收區域，一方面可以實現不同載流子的分流，并分別在第一電極和第三電極處分別形成第二類載流子、第一類載流子高密度通道，從而實現載關斷瞬間載流子單極流通，進而提高關斷速度；另外，漂移區采用橫向交替排布的P/N結，關斷狀態下漂移區內電場橫向調制，也可以具有較高的正/反向阻斷能力。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種絕緣柵雙極型晶體管。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為一種集成技術，混合了MOSFET結構和雙極結型晶體管的工作機理。如圖1所示的常規IGBT器件結構示意圖和對應的等效電路示意圖，在常規IGBT結構圖中，IGBT包括第一電極101，第二電極102，第三電極103，第二電極絕緣層201，n型高摻雜濃度發射區301，p型高摻雜濃度發射極接觸區302，p型基區303，n型漂移區402，n型場截止層區305，p型集電區306。

當第二電極102電壓高于器件本身的閾值電壓時，p型發射極基區內靠近第二電極102一側會形成連接n型高摻雜濃度發射區301和n型漂移區402的反型層溝道。第三電極103施加正電壓時，電子電流從n型高摻雜濃度發射區301傳送到n型漂移區402，而該電子電流將作為PNP雙極晶體管的基極驅動電流，促進空穴從p型集電區306注入n型漂移區402，進而形成PNP雙極晶體管的發射極電流，整個IGBT導通，具體如結構圖中給出的電流分布情況所示，同時還給出了傳統IGBT導通時的等效電路圖及其電流流向分布，I_E，I_B，I_C分別代表發射極電流，第二電極開啟電子形成的基極驅動電流以及空穴注入的第三電極電流。值得說的是，當電流流過時，IGBT的n型漂移區402工作在大注入狀態，這使得器件在大電流狀態下具有較低的導通壓降。

而當第二電極102關斷同時保持第三電極103施加正電壓時，p型基區303和n型漂移區402構成的pn結反偏，較低摻雜濃度和較寬厚度的n型漂移區402的使得該反偏結能夠承受較高的耐壓。因此，IGBT也有著較好的阻斷性能。

總之，IGBT結構固有良好的正向和反向阻斷特性，使得它能夠被廣泛應用于大功率領域中。但是，正如上述的工作原理所說，IGBT作為一種雙極性載流子器件，關斷瞬間漂移區少數載流子存在的存儲效應使得IGBT工作頻率不高。因此，在實際應用中，尤其是在大功率領域，如何在保持高耐壓能力的同時，降低器件工作損耗一直是人們研究的重點方向。而關斷損耗在IGBT工作(尤其是在高頻電路中)中的整體損耗中占有很大的比重，因此，降低IGBT的關斷損耗對于人們實際生活生產有著重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述傳統IGBT器件關斷損耗大的缺陷，提出了一種具有低關斷損耗的絕緣柵雙極型晶體管。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：