[實用新型]一種平面型絕緣柵雙極晶體管

有效

• 申請號: 201720293101.1
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN206672938U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 張振中;顏劍;和魏巍;汪之涵;孫軍
• 申請（專利權）人: 深圳基本半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331;H01L29/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本實用新型涉及半導體器件領域，特別是涉及一種平面型絕緣柵雙極晶體管。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(lnsulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是新型電力半導體器件具有代表性的平臺器件，主要應用于新能源、機車牽引、智能電網、高壓變頻器等領域。通過電力半導體器件對電能進行變換及控制，節能效果可達10％-40％。在全球氣候變暖的背景下，IGBT器件應用技術是被公認的實現全球能效和二氧化碳減排目標的最佳綜合性方法之一。

當IGBT器件正常工作情形下，空穴由背面P+區發出，流經N-漂移區，進入P阱區，最終被正面P+注入區收集。當部分空穴進入P阱區時，從N+源區正下方經過流入正面P+注入區時，當大量空穴電流在該路徑通過時，由于存在一定電阻，會與上方N+源區形成電勢差，當該電勢差值大于0.7V時，該處PN結觸發，空穴電流直接由N+源區流出，大量電子由N+源區注入，電流迅速增大不再受柵極控制，造成IGBT閂鎖發生，直至器件損壞。嚴重制約器件SOA(Safe Operation Area)能力。

為了改善IGBT器件的抗閂鎖能力，目前主要采取的措施是增加N+源區下方P-區濃度，降低空穴電流路徑電阻，來抑制該閂鎖效應發生，但是這種方法同時必會帶來開啟電壓升高，增加IGBT芯片面積，降低電流密度，影響最終產品性能，并增加芯片成本。因此，這些現有的措施并不能有效，的抑制IGBT器件的閂鎖現象。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本實用新型的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

實用新型內容

本實用新型目的在于提出一種平面型絕緣柵雙極晶體管，以解決上述現有技術存在的閂鎖效應的技術問題。

為此，本實用新型提出一種平面型絕緣柵雙極晶體管，包括為半導體材料的基底，和設于所述基底表面上的發射區以及柵區；所述基底包括襯底，形成于所述襯底上的阱區，和位于所述阱區上的源區，以及形成于所述阱區中的摻雜區；所述發射區包括絕緣介質層，和設于所述絕緣介質層中的發射電極，所述發射電極與所述摻雜區相連；所述發射電極包括用于減小空穴電流路徑、提高空穴接觸面積的縱深電極和接觸電極層；所述接觸電極層由所述縱深電極中心處外延擴展至所述阱區中，直至位于所述源區的下方。

優選地，本實用新型的絕緣柵雙極晶體管還可以具有如下技術特征：

所述縱深電極將所述基底上所述源區貫穿；所述接觸電極層的擴展至所述源區下方的部分與所述源區接觸，并與所述摻雜區相接觸。

所述阱區包括第一阱區和第二阱區，所述摻雜區設置于所述第一阱區與所述第二阱區連接處。

所述縱深電極將所述基底上的所述源區貫穿，并縱深至所述第一阱區的所述摻雜區處，與所述摻雜區相連；所述接觸電極層的擴展至所述源區下方的部分與所述源區接觸。

所述縱深電極將所述基底上的所述源區貫穿；所述接觸電極層的擴展至所述源區下方的部分與所述源區接觸，并與所述摻雜區相接觸。

所述接觸電極層的擴展至所述阱區中的部分的接觸面為平面、曲面、球面或扇面。

本實用新型與現有技術對比的有益效果包括：本實用新型的平面型絕緣柵雙極晶體管通過將發射電極設置成縱深電極和接觸電極層，接觸電極層由縱深電極中心處外延擴展至所述阱區中，直至位于所述源區的下方，本實用新型通過上述設置增大了發射電極與阱區的接觸面積，直至位于所述源區的下方，來降低空穴電流路徑在阱區的運動路徑，使得空穴更容易被搜集，從而降低摻雜區與源區之間的電勢差，使得源區與摻雜區之間的PN結很難打開，從根本上抑制閂鎖效應的發生，這樣既能很大程度上改善器件閂鎖效應的產生，又不影響器件其他電學特性。且工藝簡單，可實現性強，能夠從根本上抑制閂鎖現象的產生，極大的提升器件的安全工作區，改善器件性能。

附圖說明

圖1是傳統的絕緣柵雙極晶體管結構示意圖；

圖2是本實用新型具體實施方式一的絕緣柵雙極晶體管結構示意圖；

圖3是本實用新型具體實施方式二的絕緣柵雙極晶體管結構示意圖；

圖4是本實用新型具體實施方式一和二的制作工藝示意圖一；

圖5是本實用新型具體實施方式一和二的制作工藝示意圖二；

圖6是本實用新型具體實施方式一和二的制作工藝示意圖三；

圖7是本實用新型具體實施方式一和二的制作工藝示意圖四；