[发明专利]绝缘栅双极型晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

背景技术

公开号为2010-114136的日本专利申请(JP2010-114136A)描述了一种具有形成于沟槽中的栅电极的IGBT。在该IGBT中，栅电极呈条纹状延伸。也就是说，栅电极相互平行地沿直线延伸。

为了减少在IGBT中出现的损失，优选地是减小IGBT的导通电阻。正如在JP2010-114136A中所述，因为IGBT具有呈条纹状延伸的栅电极，如果减小了台面宽度（即，相邻栅电极之间的间隔），就能够减小导通电阻。然而，为了减小台面宽度，有必要进行其中可能实现精细加工的制造过程，该过程最终增加了IGBT的制造成本。

发明内容

使用本发明提供的技术，通过不同于上述减小台面宽度的技术的结构，有可能减小绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的导通电阻。

根据本发明的一个方案的IGBT包括：半导体衬底；发射电极；集电电极；以及栅电极，其中：沟槽，其形成于所述半导体衬底的第一主面内，所述第一主面是所述半导体衬底的一个主面，所述沟槽以弯曲形状延伸以在所述半导体衬底的平面图中在第一主面侧上具有转角；所述沟槽的内面覆盖有绝缘膜；所述栅电极被置于所述沟槽内；所述发射电极形成于所述半导体衬底的所述第一主面上；所述集电电极形成于所述半导体衬底的第二主面上，所述第二主面是所述半导体衬底的另一个主面；以及其中所述半导体衬底中包括：发射极区域，其由n型半导体形成，与所述绝缘膜相接触，并且与所述发射电极欧姆接触；体区域，其由p型半导体形成，在与所述发射极区域相邻的位置处与所述绝缘膜相接触且在所述沟槽的内转角部处与所述绝缘膜相接触，并且与所述发射电极欧姆接触；漂移区，其由n型半导体形成，形成在相对于所述体区域较接近所述第二主面的侧上，通过所述体区域与所述发射极区域分隔开，并且与所述沟槽的第二主面侧端部的所述绝缘膜相接触；以及集电极区域，其由p型半导体形成，形成在相对于所述漂移区较接近所述第二主面的侧上，通过所述漂移区与所述体区域分隔开，并且与所述集电电极欧姆接触。

所述发射极区域可以在任意位置与所述绝缘膜相接触。例如，所述发射极区域可以在所述沟槽内转角部处与所述绝缘膜相接触，或可以在另一位置处与所述绝缘膜相接触。另外，只要所述体区域在与所述发射极区域相邻的位置处与所述绝缘膜相接触且在所述沟槽的内转角部处与所述绝缘膜相接触，则在另一位置处所述体区域可以与所述绝缘膜相接触或者可以不与所述绝缘膜相接触。另外，以上短语“所述沟槽的内转角部”指的是在内侧上转角附近的部分，或者所述沟槽被弯曲的部分的较小角侧，也就是说，所述转角的较小角侧。另外，短语“所述沟槽以弯曲形状延伸以在所述半导体衬底的平面图中在第一主面侧上具有转角”还包括一种沟槽，在所述沟槽内其各段在三通接合处或四通接合处会合。具有接合处的沟槽可以被视为以弯曲形状延伸的每个沟槽的组合。

当IGBT导通时，通道形成于所述体区域内所述体区域与所述绝缘膜相接触的范围内，并且多个电子通过这些通道从所述发射极区域流至所述漂移区。电子通过所述漂移区流至所述集电极区域。同时，空穴从所述集电极区域流进所述漂移区，其结果是，所述漂移区的电阻减小。在所述漂移区内的空穴流向所述体区域。此时，在所述栅电极下方的所述漂移区内的所述空穴流动而绕行或经过所述栅电极，使得在所述栅电极的下端部的侧表面附近的所述漂移区内空穴浓度变高。特别地，绕行或经过所述栅电极的所述空穴集中在所述沟槽的内转角部附近的所述漂移区内。因此，在内转角部附近的所述漂移区内，空穴的浓度变得非常高，使得电阻变得非常低。在该IGBT中，体区域被形成以便与所述沟槽的内转角部的所述绝缘膜相接触。也就是说，通道形成在与所述内转角部的绝缘膜相接触的位置处。电子通过所述内转角部的这些通道流进所述内转角部附近的所述漂移区内（即，流进上述电阻非常低的区域）。因此，电子能够以低损耗穿过所述漂移区。所以，该IGBT具有低的导通电阻。

在根据上述方案的IGBT中，其中，所述半导体衬底可以进一步包括势垒区域，其将所述体区域分隔成第一主面侧体区域和第二主面侧体区域；所述第一主面侧体区域与所述发射极区域相接触；所述势垒区域由n型半导体形成，并且形成在相对于所述第一主面侧体区域较接近所述第二主面的侧上；以及所述第二主面侧体区域形成在相对于所述势垒区域较接近所述第二主面的侧上。

根据这种结构，通过所述势垒区域来阻止空穴从所述漂移区流至所述第一主面侧体区域。因此，有可能进一步增大所述漂移区内的空穴浓度，使得有可能进一步减小IGBT的导通电阻。