[發(fā)明專利]一種新型絕緣柵雙極性晶體管

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110873522.2
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113764522A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何艷靜;詹欣斌;袁嵩;弓小武
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L29/417
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發(fā)明公開了一種新型絕緣柵雙極性晶體管，包括：集電極結(jié)構(gòu)，包括：自下而上依次生長形成的集電極、P+集電極區(qū)以及N+緩沖區(qū)；N?漂移區(qū)，位于N+緩沖區(qū)之上；表面結(jié)構(gòu)，位于N?漂移區(qū)之上，表面結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)溝槽柵極，溝槽柵極延伸至N?漂移區(qū)；P基區(qū)以及浮空P基區(qū)，P基區(qū)位于溝槽柵極的內(nèi)側(cè)，浮空P基區(qū)位于溝槽柵極的外側(cè)；溝槽發(fā)射極，位于P基區(qū)中；第一N+發(fā)射極以及P+發(fā)射極，位于溝槽柵極內(nèi)側(cè)；第一N+發(fā)射極和P+發(fā)射極依次交替設(shè)置在垂直于平面的z方向上；第二N+發(fā)射極，位于溝槽發(fā)射極的兩側(cè)；頂部發(fā)射極，覆蓋P基區(qū)、浮空P基區(qū)、溝槽柵極、第一N+發(fā)射極和P+發(fā)射極、溝槽發(fā)射極以及第二N+發(fā)射極，且頂部發(fā)射極連接溝槽發(fā)射極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型絕緣柵雙極性晶體管。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一種壓控型功率器件，由于IGBT結(jié)合了金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)和雙極結(jié)型晶體管(BipolarJunction Transistor，BJT)的優(yōu)勢，同時(shí)具有了MOSFET器件開關(guān)速度快、高輸入阻抗和BJT器件導(dǎo)通壓降低和電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

現(xiàn)有的溝槽柵IGBT器件的柵結(jié)構(gòu)是由溝槽柵極和柵介質(zhì)層組成的，當(dāng)柵極電壓高于器件閾值電壓時(shí)，NMOS導(dǎo)通，電流由N+發(fā)射極進(jìn)入N-漂移區(qū)，給寬基區(qū)PNP晶體管提供基極驅(qū)動(dòng)電流，開啟PNP晶體管，使器件導(dǎo)通；當(dāng)柵極電壓低于閾值電壓時(shí)，NMOS關(guān)斷，此時(shí)不再有電流注入N-漂移區(qū)，器件關(guān)斷。隨著對器件開關(guān)速度的進(jìn)一步追求，窄臺面技術(shù)隨之得到了應(yīng)用。但是臺面寬度進(jìn)一步降低，會(huì)使導(dǎo)通時(shí)空穴電流容易進(jìn)入電子溝道反型區(qū)，使溝道區(qū)發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制，發(fā)生了CIBL(集電極偏置感應(yīng)勢壘降低效應(yīng))，導(dǎo)致器件的跨導(dǎo)增大，閾值電壓降低。CIBL和高跨導(dǎo)的組合可能會(huì)導(dǎo)致短路故障，因?yàn)檩p微的柵極電壓不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致集電極電流的較大變化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種新型絕緣柵雙極性晶體管。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種新型絕緣柵雙極性晶體管，包括：

集電極結(jié)構(gòu)，包括：自下而上依次生長形成的集電極、P+集電極區(qū)以及N+緩沖區(qū)；

N-漂移區(qū)，位于所述N+緩沖區(qū)之上；

表面結(jié)構(gòu)，位于所述N-漂移區(qū)之上，所述表面結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)溝槽柵極，所述溝槽柵極延伸至所述N-漂移區(qū)；

P基區(qū)以及浮空P基區(qū)，所述P基區(qū)位于所述溝槽柵極的內(nèi)側(cè)，所述浮空P基區(qū)位于所述溝槽柵極的外側(cè)；

溝槽發(fā)射極，位于所述P基區(qū)中；

第一N+發(fā)射極以及P+發(fā)射極，位于所述溝槽柵極內(nèi)側(cè)；所述第一N+發(fā)射極和所述P+發(fā)射極依次交替設(shè)置在垂直于平面的z方向上；

第二N+發(fā)射極，位于所述溝槽發(fā)射極的兩側(cè)；

頂部發(fā)射極，覆蓋所述P基區(qū)、所述浮空P基區(qū)、所述溝槽柵極、所述第一N+發(fā)射極和所述P+發(fā)射極、所述溝槽發(fā)射極以及所述第二N+發(fā)射極，且所述頂部發(fā)射極連接所述溝槽發(fā)射極。

可選的，所述P+發(fā)射極在z方向上的深度大于所述第一N+發(fā)射極在z方向上的深度。

可選的，所述第一N+發(fā)射極的厚度為0.3μm，在z方向上的深度為0.4μm，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3。