[發明專利]一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件

有效

• 申請號: 201910062000.7
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109768080B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 李澤宏;彭鑫;趙一尚;任敏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/331;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: 敖歡;葛啟函

1.一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：其元胞結構包括從下至上依次層疊的金屬集電極(7)、P+集電區(6)、N型緩沖層(5)、N-漂移區(4)和金屬發射極(11)；所述N-漂移區(4)的頂層中間區域設有P+浮空pbody區(8)，所述P+浮空pbody區(8)的兩側分別設有P+基區(2)，所述P+基區(2)的頂層設有N+發射區(1)；所述P+基區(2)和N+發射區(1)通過金屬發射極(11)相接觸；所述P+基區(2)和N+發射區(1)兩者與P+浮空pbody區(8)之間設有IGBT柵極結構，P+浮空pbody區(8)和所述柵極結構不相鄰，所述柵極結構包括柵電極(9)和柵介質層(3)，柵介質層(3)沿器件垂直方向延伸進入N-漂移區(4)中形成溝槽，所述柵電極(9)設置在溝槽中；所述柵介質層(3)的一側與P+基區(2)、N+發射區(1)和N-漂移區(4)接觸，所述柵介質層(3)的另一側與P+浮空pbody區(8)通過N-漂移區(4)相隔離；所述P+浮空pbody區(8)中還設有柵介質層(3)、MOS控制柵電極(14)和P-型MOS溝道區(15)形成的MOS控制柵結構；P-型MOS溝道區(15)設置在P+浮空pbody區(8)頂層的中間區域，且通過P+型接觸區(13)和金屬發射極(11)、與P+基區(2)和N+發射區(1)相接觸，所述MOS控制柵電極(14)對稱設置在P-型MOS溝道區(15)的兩側，通過柵介質層(3)實現與P-型MOS溝道區(15)隔離，MOS控制柵電極(14)通過連接橋(12)與IGBT柵電極(9)相接觸；所述MOS控制柵電極(14)與P+浮空pbody區(8)之間通過柵介質層(3)相隔離；所述金屬發射極(11)與連接橋(12)之間、以及連接橋(12)與N-漂移區(4)之間分別通過介質層(10)相隔離。

2.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：所述MOS控制柵結構位于正向阻斷狀態下P+浮空pbody區(8)的電中性區。

3.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：所述P-型MOS溝道區(15)的寬度小于通態條件下MOS控制柵電極(14)產生的電子積累層寬度。

4.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：所述MOS控制柵電極(14)采用與柵電極(9)相同結構，或采用尖角型MOS控制柵結構。

5.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：P+浮空pbody區(8)的結深大于IGBT柵極結構的深度。

6.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：器件所用半導體的材料為單晶硅、碳化硅或者氮化鎵。

7.根據權利要求1所述的一種具有MOS控制空穴通路的IGBT器件，其特征在于：P+浮空pbody區(8)的摻雜方式為非均勻摻雜。