[發明專利]一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201810996514.5
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109065621B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 張金平;趙陽;羅君軼;劉競秀;李澤宏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種絕緣柵雙極晶體管，包括自下而上依次設置的金屬化集電極(10)、第二導電類型半導體集電區(9)、第一導電類型半導體緩沖層(8)和第一導電類型半導體漂移區(7)；第一導電類型半導體漂移區(7)的頂層設置有溝槽柵結構；溝槽柵結構包括第一柵電極(1)和設置在第一柵電極(1)側壁和底壁的第一柵介質層(2)；溝槽柵結構的兩側設置有第二導電類型半導體基區(6)；第二導電類型半導體基區(6)的頂層設置與溝槽柵結構接觸的第一導電類型半導體發射區(3)；其特征在于：第一導電類型半導體發射區(3)的上表面設置有第一金屬電極(4)；第二導電類型半導體基區(6)的上表面設置有第二金屬電極(5)，且第二導電類型半導體基區(6)與第二金屬化電極(5)形成肖特基接觸；第二導電類型半導體基區(6)的下方設置有第二導電類型半導體埋層一(11)，第二導電類型半導體埋層一(11)將第二導電類型半導體基區(6)和第一導電類型半導體漂移區(7)分隔且向溝槽柵結構一側延伸以包裹溝槽柵結構底部拐角；第二導電類型半導體埋層一(11)的摻雜濃度不大于第二導電類型半導體基區(6)的摻雜濃度；第一柵電極(1)連接柵電位，第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5)均連接發射極電位，金屬化集電極(10)連接集電極電位。

2.根據權利要求1所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述第二導電類型半導體基區(6)的下方還具有與第二導電類型半導體埋層一(11)并排設置的第二導電類型半導體埋層二(13)，且第二導電類型半導體埋層二(13)遠離溝槽柵結構一側設置；第二導電類型半導體埋層二(13)的摻雜濃度大于第二導電類型半導體埋層一(11)的摻雜濃度。

3.根據權利要求1所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述第二金屬化電極(5)向下延伸形成溝槽型第二金屬化電極(5)，使得第二金屬化電極(5)的側面和底面均與第二導電類型半導體基區(6)形成肖特基接觸；而設置在溝槽型第二金屬化電極(5)上方的第一金屬化電極(4)與第一導電類型半導體發射區(3)形成歐姆接觸。

4.根據權利要求1所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：本發明中第二柵電極(14)的內部還設置有與第二柵電極(14)摻雜類型相反的第三柵電極(16)以形成PN結；所述第三柵電極(16)的上表面設置有第三金屬化電極(17)，第一金屬電極(4)和第三金屬化電極(17)連接發射極電位，第二金屬化電極(5)的電位浮空。

5.根據權利要求1所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述器件頂層相對第二導電類型半導體埋層一(11)的另一側設置有沿器件縱向剖面呈現“L”型延伸至溝槽柵結構底部下方區域的第二導電類型半導體shield層(18)；所述第二導電類型半導體shield層(18)的摻雜濃度不小于第二導電類型半導體基區(6)的摻雜濃度；所述第二導電類型半導體shield層(18)的深度不小于第二導電類型半導體埋層一(11)的深度；所述第二導電類型半導體shield層(18)的電位浮空。

6.根據權利要求1所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：所述溝槽柵結構中還設置有第四柵電極(20)，所述第四柵電極(20)靠近第二導電類型半導體shield層(18)一側設置；所述第四柵電極(20)連接發射極電位，第二導電類型半導體shield層(18)。

7.根據權利要求6所述的一種絕緣柵雙極晶體管，其特征在于：第二導電類型半導體shield層(18)替換為第二導電類型半導體埋層三(111)、設置在第二導電類型半導體埋層三(111)上表面的第二導電類型半導體基區(61)以及設置在第二導電類型半導體基區(61)的上表面的第一導電類型半導體發射區(31)；所述第二導電類型半導體發射區(31)的電位浮空。