[發明專利]具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件

有效

• 申請號: 201910573313.9
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110277443B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 李澤宏;孫肇峰;趙一尚;楊洋;莫佳寧;何云嬌;彭鑫
• 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;H01L27/02
• 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PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：其整個元胞關于元胞中線對稱；其元胞結構包括從下至上依次層疊的金屬電極(7)、P+集電區(6)、N型緩沖層(5)、N-漂移區(4)；金屬發射極(9)、金屬電極(17)和金屬連線(18)位于N-漂移區(4)的上方；所述N-漂移區(4)的頂層中間區域設有分立浮空Pbody區(8)，所述分立浮空Pbody區(8)的內部頂層中間區域分別設有P型第二集電區(12)、N型第二基區(13)，所述P型第二集電區(12)和N型第二基區(13)的兩側都對稱設置溝槽介質層(14)，P型第二集電區(12)位于N型第二基區(13)上方；P型第二集電區(12)、N型第二基區(13)與分立浮空Pbody區(8)形成PNP三極管結構；所述金屬發射極(9)與金屬電極(17)之間有一個或者多個由N+多晶硅(15)、P+多晶硅(16)形成的二極管，多個二極管之間通過金屬連線(18)連接；所述N+多晶硅(15)、P+多晶硅(16)與金屬連線(18)形成的二極管下方通過介質層(11)與N-漂移區(4)形成隔離；P+基區(2)、N+發射區(1)均與金屬發射極(9)接觸；所述P+基區(2)、N+發射區(1)與分立浮空Pbody區(8)之間設有柵極結構，所述柵極結構包括柵電極(10)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(10)設置在溝槽中；所述柵介質層(3)的一側分別與P+基區(2)、N+發射區(1)、N-漂移區(4)接觸，所述柵介質層(3)的另一側與分立浮空Pbody區(8)通過N-漂移區(4)相隔離。

2.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：P型第二集電區(12)、N型第二基區(13)與分立浮空pbody區(8)形成的三極管在器件通態條件下三極管基區不會全耗盡。

3.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：溝槽介質層(14)的深度大于等于N型第二基區(13)的結深。

4.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：溝槽介質層(14)的深度小于等于柵介質層(3)的深度。

5.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：溝槽介質層(14)的間距大于等于金屬電極(17)的寬度。

6.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：溝槽介質層(14)在阻斷狀態下位于分立浮空Pbody區(8)的中性區內。

7.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：P型第二集電區(12)的摻雜方式為非均勻摻雜或者均勻摻雜。

8.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：N型第二基區(13)的摻雜方式為非均勻摻雜或者均勻摻雜。

9.根據權利要求1所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：分立浮空pbody區(8)的摻雜方式為非均勻重摻雜或者均勻重摻雜。

10.根據權利要求1-9任意一項所述的一種具有PNP穿通三極管的溝槽柵IGBT器件，其特征在于：器件所用半導體材料為單晶硅、碳化硅或者氮化鎵。