[發明專利]一種浮空p柱的逆導型槽柵超結IGBT

有效

• 申請號: 202110373827.7
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112928156B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 馬瑤;黃銘敏;楊治美
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
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• 代理人: 暫無信息

1.一種逆導型超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其元胞結構包括：集電結構，位于所述集電結構之上的輕摻雜的第一導電類型的輔助層，位于所述輔助層之上的超結耐壓層，位于所述超結耐壓層之上的第二導電類型的基區以及第二導電類型的阱區，與所述基區至少有部分接觸的重摻雜的第一導電類型的發射區，與所述發射區、所述基區以及所述超結耐壓層均接觸的用于控制開關的槽型柵極結構，其特征在于：

所述集電結構由至少一個第二導電類型的集電區，至少一個第一導電類型的集電區以及至少一個第一導電類型的緩沖區構成；所述緩沖區的下表面與所述第二導電類型的集電區以及所述第一導電類型的集電區均直接接觸，所述緩沖區的上表面與所述輔助層直接接觸；

所述元胞結構中包含背面槽型絕緣介質區，所述背面槽型絕緣介質區深入所述輔助層；所述背面槽型絕緣介質區的側面與所述第二導電類型的集電區、所述第一導電類型的集電區和所述緩沖區均直接接觸，所述背面槽型絕緣介質區將所述第二導電類型的集電區與所述第一導電類型的集電區相互隔離；所述背面槽型絕緣介質區的側面通過第二導電類型的浮空區與所述輔助層間接接觸，所述背面槽型絕緣介質區的頂部通過第一導電類型的截止環與所述輔助層間接接觸；所述第一導電類型的集電區、所述第二導電類型的集電區、所述背面槽型絕緣介質區的下表面覆蓋有集電極導體，并通過導線連接至集電極；

所述超結耐壓層由交替排列的第一導電類型的半導體區與第二導電類型的半導體區構成，所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區的側面與所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區的側面相互接觸；所述超結耐壓層的下表面與所述輔助層直接接觸；

所述基區的下表面通過一個第一導電類型的載流子存儲層與所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區接觸；所述基區的上表面至少有部分覆蓋有發射極導體，并通過導線連接至發射極；所述基區中有至少一個重摻雜區與所述發射極導體直接接觸，以便形成歐姆接觸；

所述發射區的上表面覆蓋有發射極導體，并通過導線連接至所述發射極；

所述阱區的下表面與所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區直接接觸；所述阱區與所述基區通過第一種連接發射極的槽型柵極結構和/或所述用于控制開關的槽型柵極結構相互隔離；所述阱區和所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區均為浮空區；

所述用于控制開關的槽型柵極結構包括第一絕緣介質層和被所述第一絕緣介質層包圍的第一導體區；所述第一絕緣介質層與所述發射區、所述基區、所述載流子存儲層以及所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區均直接接觸，或與所述發射區、所述基區、所述阱區、所述載流子存儲層、所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區以及所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區均直接接觸；所述第一導體區的上表面覆蓋有柵極導體，并通過導線連接至柵極；

所述第一種連接發射極的槽型柵極結構包括第二絕緣介質層和被所述第二絕緣介質層包圍的第二導體區；所述第二絕緣介質層與所述基區、所述阱區、所述載流子存儲層、所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區以及所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區均直接接觸；所述第二導體區上的表面覆蓋有發射極導體，并通過導線連接至所述發射極；

所述用于控制開關的槽型柵極結構的底部和所述第一種連接發射極的槽型柵極結構的底部均分別被重摻雜的第二導電類型的半導體區包圍；所述重摻雜的第二導電類型的半導體區與所述超結耐壓層直接接觸；

所述第一導體區和所述第二導體區是由重摻雜的多晶半導體材料構成；所述第一導電類型為n型時，所述第二導電類型為p型；所述第一導電類型為p型時，所述第二導電類型為n型。

2.如權利要求1所述的一種逆導型超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于：

在所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區和/或所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區上方含有第二種連接發射極的槽型柵極結構；所述第二種連接發射極的槽型柵極結構包括第三絕緣介質層和被所述第三絕緣介質層包圍的第三導體區，所述第三絕緣介質層與所述基區、所述載流子存儲層以及所述超結耐壓層中的第一導電類型的半導體區均直接接觸，或與所述阱區以及所述超結耐壓層中的第二導電類型的半導體區均直接接觸，所述第三導體區上表面覆蓋有發射極導體，并通過導線連接至所述發射極；所述第二種連接發射極的槽型柵極結構的底部也被所述重摻雜的第二導電類型的半導體區包圍。