[發(fā)明專(zhuān)利]一種絕緣柵雙極晶體管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210934974.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116053292A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫琬茹;李翠;聶瑞芬;劉江;王耀華;金銳;汪玉;李賓賓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京智慧能源研究院;國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 薛異榮

本發(fā)明提供一種絕緣柵雙極晶體管，包括：漂移層；阱區(qū)，位于所述漂移層內(nèi)；源區(qū)，位于所述阱區(qū)內(nèi)；第一絕緣介質(zhì)阻擋層，所述第一絕緣介質(zhì)阻擋層位于所述阱區(qū)底部的漂移層中且與所述阱區(qū)鄰接；第二絕緣介質(zhì)阻擋層，所述第二絕緣介質(zhì)阻擋層設(shè)置于所述阱區(qū)沿溝道長(zhǎng)度方向兩側(cè)的漂移層中，所述第二絕緣介質(zhì)阻擋層至漂移層的頂面的距離大于零；第一絕緣介質(zhì)阻擋層和第二絕緣介質(zhì)阻擋層暴露出所述阱區(qū)的底面和所述阱區(qū)的側(cè)壁之間的交界區(qū)。上述的絕緣柵雙極晶體管在降低導(dǎo)通壓降時(shí)，不增加絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷損耗，能很好地滿足高壓大功率開(kāi)關(guān)的應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕緣柵雙極晶體管。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)結(jié)合了場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極結(jié)晶型晶體管(BJT)的優(yōu)點(diǎn)，具有較低的導(dǎo)通壓降和開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展為現(xiàn)代電力電子電路中的核心電子元器件之一。IGBT導(dǎo)通時(shí)，由于空穴和電子都參與導(dǎo)電，形成良好的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)來(lái)降低其導(dǎo)通壓降；但其關(guān)斷時(shí)，漂移層的電子能很快從溝道被抽走，而空穴只能通過(guò)復(fù)合慢慢清除掉，這樣就造成了明顯的拖尾電流，從而增大了IGBT的關(guān)斷損耗。

為了進(jìn)一步優(yōu)化IGBT導(dǎo)通壓降和關(guān)斷損耗的折中關(guān)系，提出了具有載流子存儲(chǔ)層的IGBT，如圖1所示，通過(guò)在阱區(qū)6’周?chē)黾虞d流子存儲(chǔ)層7’，可以使導(dǎo)通壓降下降的同時(shí)不增加關(guān)斷損耗。然而載流子存儲(chǔ)層7’結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，隨著載流子存儲(chǔ)層7’濃度的提升，在阱區(qū)6’和載流子存儲(chǔ)層7’間會(huì)形成較高的峰值電場(chǎng)，尤其是拐角處的電場(chǎng)，嚴(yán)重影響了IGBT的阻斷能力。因此載流子存儲(chǔ)層7’的摻雜濃度不宜設(shè)置過(guò)高，而且需要適當(dāng)降低漂移層8’濃度并提高芯片厚度來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。而這樣的補(bǔ)償又會(huì)導(dǎo)致器件的通態(tài)壓降有所增大，并不能完全發(fā)揮載流子存儲(chǔ)層7’折中特性的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何解決絕緣柵雙極晶體管在降低導(dǎo)通壓降時(shí)，不增加絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷損耗的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種絕緣柵雙極晶體管，包括：漂移層；阱區(qū)，位于所述漂移層內(nèi)；源區(qū)，位于所述阱區(qū)內(nèi)；第一絕緣介質(zhì)阻擋層，所述第一絕緣介質(zhì)阻擋層位于所述阱區(qū)底部的漂移層中且與所述阱區(qū)鄰接；第二絕緣介質(zhì)阻擋層，所述第二絕緣介質(zhì)阻擋層設(shè)置于所述阱區(qū)沿溝道長(zhǎng)度方向兩側(cè)的漂移層中，所述第二絕緣介質(zhì)阻擋層至漂移層的頂面的距離大于零；第一絕緣介質(zhì)阻擋層和第二絕緣介質(zhì)阻擋層暴露出所述阱區(qū)的底面和所述阱區(qū)的側(cè)壁之間的交界區(qū)。

可選的，所述第二絕緣介質(zhì)阻擋層和所述第一絕緣介質(zhì)阻擋層的材料包括二氧化硅。

可選的，第二絕緣介質(zhì)阻擋層的頂面至所述漂移層的頂面的距離大于絕緣柵雙極晶體管的溝道深度。

可選的，阱區(qū)的數(shù)量為若干個(gè)；對(duì)于任意相鄰的兩個(gè)阱區(qū)之間的第二絕緣介質(zhì)阻擋層，與一個(gè)阱區(qū)相鄰的第二絕緣介質(zhì)阻擋層和與另一個(gè)阱區(qū)相鄰的第二絕緣介質(zhì)阻擋層間隔設(shè)置。

可選的，對(duì)于位于阱區(qū)在溝道長(zhǎng)度方向上任意一側(cè)且與阱區(qū)相鄰的第二絕緣介質(zhì)阻擋層，第二絕緣介質(zhì)阻擋層包括依次間隔排布的第一個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層至第N個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層，第一個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層與阱區(qū)的橫向距離至第N個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層與阱區(qū)的橫向距離遞增，第一個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層在漂移層中的深度至第N個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層在漂移層中的深度遞增，N為大于或等于2的整數(shù)。

可選的，任意第k個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層的形狀包括橢球體，k為大于或等于1且小于或等于N的整數(shù)。

可選的，任意第k個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層在平行于溝道的長(zhǎng)度方向且垂直于漂移層的頂面的剖面中具有相互垂直的第一中心軸和第二中心軸，第k個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層在第一中心軸上具有第一直徑，第k個(gè)第二子絕緣介質(zhì)阻擋層在第二中心軸上具有第二直徑，第一直徑小于第二直徑。