[發(fā)明專(zhuān)利]一種含有背面槽柵的逆導(dǎo)型IGBT

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810397355.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108389902B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃銘敏;范林杰;賈璐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/739
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/739;H01L29/08;H01L29/423
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種逆導(dǎo)型絕緣柵雙極型晶體管器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括：輕摻雜的第一導(dǎo)電類(lèi)型的漂移區(qū)，與所述漂移區(qū)的底部平面相接觸的集電結(jié)構(gòu)，與所述漂移區(qū)的頂部平面相接觸的第二導(dǎo)電類(lèi)型的基區(qū)，與所述基區(qū)至少有部分接觸的重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)，與所述發(fā)射區(qū)、所述基區(qū)以及所述漂移區(qū)均接觸的用于控制開(kāi)關(guān)的槽型柵極結(jié)構(gòu)，覆蓋于所述集電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體形成的集電極，覆蓋于所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)的導(dǎo)體形成的發(fā)射極，覆蓋于所述用于控制開(kāi)關(guān)的槽型柵極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體形成的柵極，其特征在于：

所述集電結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)，至少一個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)以及至少一個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的緩沖區(qū)構(gòu)成；所述緩沖區(qū)的底部平面與所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)以及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)均直接接觸，所述緩沖區(qū)的頂部平面與所述漂移區(qū)的底部平面直接接觸；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)通過(guò)至少一個(gè)第一種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)相互隔離；所述第一種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層和至少一個(gè)導(dǎo)體區(qū)，所述絕緣介質(zhì)層與所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)、所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)、所述緩沖區(qū)以及所述漂移區(qū)均直接接觸，所述導(dǎo)體區(qū)與所述絕緣介質(zhì)層直接接觸，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層與其它半導(dǎo)體區(qū)相隔離，所述導(dǎo)體區(qū)由重?fù)诫s的第二導(dǎo)電類(lèi)型的多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成；所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)、所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)以及所述第一種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體區(qū)與所述集電極直接接觸；

所述元胞結(jié)構(gòu)中不包含或包含第二種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)；所述第二種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層和至少一個(gè)導(dǎo)體區(qū)，所述絕緣介質(zhì)層與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)、所述緩沖區(qū)以及所述漂移區(qū)均直接接觸而不與所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)直接接觸，所述導(dǎo)體區(qū)與所述絕緣介質(zhì)層直接接觸，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層與其它半導(dǎo)體區(qū)相隔離，所述導(dǎo)體區(qū)由重?fù)诫s的第二導(dǎo)電類(lèi)型的多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成，所述導(dǎo)體區(qū)與所述集電極直接接觸；

所述元胞結(jié)構(gòu)中不包含或包含第三種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)；所述第三種用于輔助耗盡的槽型柵極結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層和至少一個(gè)導(dǎo)體區(qū)，所述絕緣介質(zhì)層與所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)、所述緩沖區(qū)以及所述漂移區(qū)均直接接觸而不與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)直接接觸，所述導(dǎo)體區(qū)與所述絕緣介質(zhì)層直接接觸，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層與其它半導(dǎo)體區(qū)相隔離，所述導(dǎo)體區(qū)由重?fù)诫s的第二導(dǎo)電類(lèi)型的多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成，所述導(dǎo)體區(qū)與所述集電極直接接觸；

所述用于控制開(kāi)關(guān)的槽型柵極結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層和至少一個(gè)導(dǎo)體區(qū)，所述絕緣介質(zhì)層與所述發(fā)射區(qū)、所述基區(qū)以及所述漂移區(qū)均直接接觸，所述導(dǎo)體區(qū)與所述絕緣介質(zhì)層直接接觸，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層與其它半導(dǎo)體區(qū)相隔離，所述導(dǎo)體區(qū)是由重?fù)诫s的多晶半導(dǎo)體材料或/和其它導(dǎo)體材料構(gòu)成，所述導(dǎo)體區(qū)與所述柵極直接接觸；

所述基區(qū)中有至少一個(gè)重?fù)诫s的區(qū)域與所述發(fā)射極直接接觸，以便形成歐姆接觸。

2.如權(quán)利要求1所述的一種逆導(dǎo)型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

所述漂移區(qū)是與所述基區(qū)直接接觸或是通過(guò)一個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的載流子存儲(chǔ)層與所述基區(qū)間接接觸；所述載流子存儲(chǔ)層的摻雜濃度高于所述漂移區(qū)的摻雜濃度；所述用于控制開(kāi)關(guān)的槽型柵極結(jié)構(gòu)的絕緣介質(zhì)層也與所述載流子存儲(chǔ)層直接接觸。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種逆導(dǎo)型絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

所述緩沖區(qū)中與所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)相接觸的區(qū)域的摻雜濃度和厚度需滿(mǎn)足在所述集電極和所述發(fā)射極之間施加較高的正電壓下仍不會(huì)使電場(chǎng)穿通至所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)；所述緩沖區(qū)中與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的集電區(qū)相接觸的區(qū)域的摻雜濃度可以比較高，也可以比較低，甚至還可以與所述漂移區(qū)的摻雜濃度相等或相當(dāng)。