[发明专利]IGBT元胞结构和功率器件及制备和控制方法及车辆

说明书

本发明公开了一种IGBT元胞结构和功率器件及制备和控制方法及车辆，IGBT元胞结构包括漂移区；漂移区的正面形成有阱区、第一源区、第一栅极结构和发射电极，其中，阱区和第一源区与发射电极接触，第一栅极结构与阱区、第一源区和发射电极绝缘；漂移区的背面形成有电场截止层、集电区层和集电极，所述集电区层位于所述电场截止层和所述集电极之间；其中，在集电区层远离所述电场截止层的一面形成有第二栅极结构和第二源区，第二栅极结构与集电极绝缘，第二源区与集电极接触。根据本发明的TGBT元胞结构和功率器件及车辆，能够避免出现电流拖尾现象，减小关断损耗，提升IGBT器件的性能。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，尤其是涉及一种IGBT(Insulated GateBipolar Transi stor，绝缘栅双极型晶体管)元胞结构和功率器件以及制备该IGBT元胞结构的方法和控制该功率器件的方法以及车辆。

背景技术

IGBT器件是一种由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金氧半场效晶体管)控制的BJT(Bipolar Junction Transister，双极型晶体管)，在高频应用领域方面，尤其是在某些特定的应用领域例如电焊机中，要求IGBT器件具有较小的关断损耗。在现有的IGBT元胞结构中，若IGBT器件的背面集电极的掺杂浓度较高，当IGBT器件的沟道关断后，在漂移区中依然会存在大量的空穴，进而会产生电流拖尾现象，并且直至所有的空穴全部被发射电极吸收后，拖尾现象结束。

在相关技术中，由于在IGBT器件的沟道关断后，发射电极不能向漂移区中注入电子来复合掉漂移区中大量的空穴，因此会产生关断电流拖尾的现象，导致关断损耗变大，因此在对IGBT元胞结构进行改进时，优化IGBT器件的关断损耗，以及提升IGBT器件在高频应用领域的性能具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提出一种IGBT元胞结构，能够减小关断损耗，提升IGBT器件的性能。

本发明的目的之二在于提出一种功率器件。

本发明的目的之三在于提出一种车辆。

本发明的目的之四在于提出一种制备IGBT元胞结构的方法。

本发明的目的之五在于提出一种控制功率器件的方法。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的IGBT元胞结构，包括：漂移区；所述漂移区的正面形成有阱区、第一源区、第一栅极结构和发射电极，其中，所述阱区和所述第一源区与所述发射电极接触，所述第一栅极结构与所述阱区、所述第一源区和所述发射电极绝缘；所述漂移区的背面形成有电场截止层、集电区层和集电极，所述集电区层位于所述电场截止层和所述集电极之间；其中，在所述集电区层远离所述电场截止层的一面形成有第二栅极结构和第二源区，所述第二栅极结构与所述集电极绝缘，所述第二源区与所述集电极接触。

根据本发明实施例提出的IGBT元胞结构，通过在漂移区的正面设置第一栅极结构，以及在漂移区的背面设置第二栅极结构，相当于在IGBT元胞结构的背面并联一个MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)结构，从而使IGBT器件具有双门极结构。基于本发明实施例的双门极的IGBT元胞结构的器件，在关断时漂移区的空穴较少，也能够抑制集电区层向漂移区注入空穴，从而使漂移区的全部空穴能尽快地被发射电极吸收，加快电流变化，进而能够避免产生电流拖尾的现象，从而缩短关断时间，可以减小关断损耗。

在本发明的一些实施例中，所述第二栅极结构包括：第二栅槽，所述第二栅槽从所述集电区层远离所述电场截止层的表面向内部延伸并贯穿所述集电区层并且所述第二栅槽的底部延伸至所述电场截止层中；第二栅极，所述第二栅极填设在所述第二栅槽内；在所述第二栅极与所述第二栅槽内表面之间设置有第二栅氧层。