[发明专利]绝缘栅型双极晶体管

说明书

相关申请

本申请享有以日本专利申请2012-40643号（申请日：2012年2月27日）以及日本专利申请2012-226749号（申请日：2012年10月12日）为基础申请的优先权。本申请通过参照这些基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及绝缘栅型双极晶体管。

背景技术

绝缘栅型双极晶体管（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）被用于逆变器电路等的开关元件。IGBT谋求高耐压和低导通电阻。然而，有当耐压变高时使导通电阻变高的问题。为了解决该问题，使用了适于微细化的槽栅型的IGBT。在槽栅型的IGBT中，通过使槽栅的间隔变窄，从而能有效地使沟道宽度增加，能使集电极-发射极间的导通电阻降低。然而，因沟道宽度的增加，会引起饱和电流的增加、栅极电荷的增加、栅极-发射极间电容的增加、以及栅极-集电极间电容的增加等。饱和电流的增加会使IGBT的短路耐受量减低。栅极电荷的增加会使栅极驱动电路的电力损失增加。栅极-发射极电容和栅极-集电极间电容的增加会使IGBT的开关速度下降。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种短路耐受量高且栅极驱动电路的损失少的低导通电阻的IGBT。

用于解决课题的方案

本发明的实施方式的IGBT具备第一导电型的第一半导体层、第一槽、第二槽、第二导电型的第一基极层、第二导电型的第二基极层、第一导电型的第一发射极层、第一导电型的第二发射极层、第一栅电极、第二栅电极、层间绝缘膜、第二导电型的第二半导体层、第一电极、以及第二电极。

第一半导体层具有第一表面、以及与所述第一表面相反侧的第二表面。第一槽从第一半导体层的第一表面延伸到第一半导体层中。第二槽从第一半导体层的第一表面延伸到第一半导体层中，并与第一槽相邻。

第一基极层有选择地形成于第一槽与第二槽之间的第一半导体层的第一表面，并在第一槽的侧壁露出。第二基极层有选择地形成于第一槽与第二槽之间的第一半导体层的第一表面，并在第二槽的侧壁露出。

第一发射极层有选择地形成于第一基极层的表面，并在第一槽的侧壁露出。第二发射极层有选择地形成于第二基极层的表面，并在第二槽的侧壁露出。

第一栅电极在第一槽内，隔着第一栅极绝缘膜设在第一半导体层上、第一基极层上、以及第一发射极层上。第二栅电极在第二槽内，隔着第二栅极绝缘膜设在第一半导体层上、第二基极层上、以及第二发射极层上，并与第一栅电极电连接。

层间绝缘膜设在第一栅电极上、以及第二栅电极上。

第二半导体层设在第一半导体层的第二表面上。

第一电极与第二半导体层电连接。第二电极与第一基极层、第二基极层、第一发射极层、以及第二发射极层电连接。

附图说明

图1是第一实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图2是第一实施方式的IGBT的主要部位示意俯视图。

图3是比较例的IGBT的主要部位示意剖视图。

图4是第一实施方式的IGBT以及比较例的IGBT中的电流路径的空穴密度的分布图。

图5是第一实施方式的IGBT以及比较例的IGBT中的动作特性。

图6是第二实施方式的IGBT的主要部位示意俯视图。

图7是第二实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图8是第三实施方式的IGBT的主要部位示意俯视图。

图9是第三实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图10是第三实施方式的变形例的IGBT的主要部位示意俯视图。

图11是第三实施方式的变形例的IGBT的主要部位示意俯视图。

图12是第三实施方式的变形例的IGBT的主要部位示意俯视图。

图13是第四实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图14是第四实施方式的IGBT的主要部位示意立体图。

图15是第五实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图16是第五实施方式的IGBT的主要部位示意立体图。

图17是第六实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图18是第六实施方式的IGBT的主要部位示意立体图。

图19是第七实施方式的IGBT的主要部位示意剖视图。

图20是第七实施方式的IGBT的主要部位示意立体图。