[发明专利]IGBT器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种IGBT器件及其制备方法，器件包括：衬底，衬底上形成有IGBT的发射极、栅极和集电极；虚设栅极，设置于栅极和IGBT发射极之间；NMOS管，其源极和栅极与IGBT栅极电连接，漏极与虚设栅极电连接；NPN三极管，其集电极与虚设栅极电连接，发射极与IGBT发射极电连接，基极通过电感与IGBT发射极电连接；PNP三极管，其集电极与虚设栅极电连接，发射极与IGBT发射极电连接，基极通过所述电感与IGBT发射极电连接。本发明通过在器件不同工作状态(导通、开通和关断)时控制虚设栅极的电位的变化，可以有效改善器件发热，提升功率密度，进而提升器件性能，使IGBT器件可用于更高频率的应用。

技术领域

本发明属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种IGBT器件及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT器件具有饱和压降低、电流密度大、驱动功率很小、开关速度快的优点，适用于耐压600V以上的电源管理系统。

IGBT器件的损耗通常包括导通损耗与开关损耗，在器件设计时，通常需要在导通损耗与开关损耗之间要进行折中，为了优化器件的开关损耗，通常会使用虚设栅极的方式来降低了器件开关损耗，但虚设栅极的设置会增加IGBT器件的导通损耗。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种IGBT器件及其制备方法，用于解决现有技术中IGBT器件的导通损耗或/及开关损耗较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种IGBT器件，所述IGBT器件包括：衬底，所述衬底上形成有IGBT器件的IGBT发射极、IGBT栅极和IGBT集电极；虚设栅极，设置于所述栅极和所述IGBT发射极之间；NMOS管，所述NMOS管设置于所述衬底上，且设置于所述IGBT栅极和所述虚设栅极之间，所述NMOS管的源极和栅极与所述IGBT栅极电连接，漏极与所述虚设栅极电连接；NPN三极管，所述NPN三极管设置于所述衬底上，且设置于所述虚设栅极和所述IGBT发射极之间，所述NPN三极管的集电极与所述虚设栅极电连接，发射极与所述IGBT发射极电连接，基极通过电感与所述IGBT发射极电连接；PNP三极管，所述PNP三极管设置于所述衬底上，且设置于所述虚设栅极和所述IGBT发射极之间，所述PNP三极管的集电极与所述虚设栅极电连接，发射极与所述IGBT发射极电连接，基极通过所述电感与所述IGBT发射极电连接。

可选地，当所述IGBT器件导通时，所述IGBT栅极施加阈值电压，所述阈值电压同时施加于所述NMOS管的栅极以使所述NMOS管导通，从而使所述IGBT栅极与所述虚设栅极连接，虚设栅极下方形成沟道以降低所述IGBT器件的导通损耗。

可选地，当所述IGBT器件开通时，所述IGBT发射极的电流上升，所述PNP三极管与所述IGBT发射极之间的电感存在电压变化，从而使所述PNP三极管处于放大状态而导通，使得所述虚设栅极与所述IGBT发射极连接，从而降低所述IGBT器件的开通损耗。

可选地，当所述IGBT器件关断时，所述IGBT发射极的电流下降，所述NPN三极管与所述IGBT发射极之间的电感存在电压变化，从而使所述NPN三极管处于放大状态而导通，使得所述虚设栅极与所述IGBT发射极连接，从而降低所述IGBT器件的关断损耗。

可选地，所述NMOS管的阈值电压小于或等于所述IGBT栅极的阈值电压，且所述IGBT栅极的阈值电压与所述NMOS管的阈值电压只差小于或等于5V。