[发明专利]一种具有载流子存储效应的超结IGBT

摘要

本发明提供了一种超结IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）器件，其耐压层中第二导电类型的半导体区通过一个基极开路的双极型晶体管与发射极相连接，所述基极开路的双极型晶体管以及所述耐压层中第二导电类型的半导体区通过一个槽型栅极结构与基区隔离，所述基极开路的双极型晶体管和所述槽型栅极结构也构成了一个衬底浮空的MISFET（Metal‑Insulator‑Semiconductor Field Effect Transistor，金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管），所述槽型栅极结构的电极可以与栅极或发射极相连。在正向导通时，所述基极开路的双极型晶体管可以帮助增强耐压区中的载流子存储效应，从而降低导通压降。

主权项

1.一种超结绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：耐压层，与所述耐压层的一面相接触的集电结构，与所述耐压层的另一面相接触的第二导电类型的基区，与所述基区至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区，与所述发射区、所述基区以及所述耐压层均接触的用于控制器件导通与关断的栅极结构，覆盖于所述集电结构的导体形成的集电极，覆盖于与所述发射区和所述基区的导体形成的发射极，覆盖于所述用于控制器件导通与关断的栅极结构的导体形成的栅极，其特征在于：所述被发射极覆盖的基区至少有部分是重掺杂的第二导电类型的半导体区，以便形成欧姆接触；所述集电结构由至少一个第二导电类型的集电区与至少一个第一导电类型的缓冲区构成，所述缓冲区与所述耐压层相接触，所述集电区与所述集电极直接接触；所述耐压层由至少一个第一导电类型的半导体区与至少一个第二导电类型的半导体区构成，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区相互接触，其形成的接触面垂直或近似垂直于所述缓冲区和所述基区和/或所述栅极结构；所述耐压层与所述缓冲区可以是直接接触，也可以是通过一个第一导电类型的辅助层间接接触；所述用于控制器件导通与关断的栅极结构包括至少一个绝缘介质层和至少一个导体区，所述绝缘介质层与所述发射区、所述基区以及所述耐压层均直接接触；所述导体区与所述绝缘介质层直接接触，并通过所述绝缘介质层与其它半导体区相隔离，所述导体区与所述栅极直接接触；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区不与所述基区直接接触，而是通过一个用于隔离的槽型栅极结构与所述基区相隔离；所述用于隔离的槽型栅极结构也可以与所述用于控制器件导通与关断的栅极结构是同一个栅极结构；所述用于隔离的槽型栅极结构包括至少一个绝缘介质层和至少一个导体区，所述绝缘介质层与所述基区以及所述耐压层均直接接触，而与所述发射区可以直接接触也可以不直接接触；所述导体区与所述绝缘介质层直接接触，并通过所述绝缘介质层与其它半导体区相隔离，所述导体区之上覆盖有一导体，所述导体可以通过导线与所述发射极相连接，也可以通过导线与所述栅极相连接；所述绝缘介质层是由绝缘介质材料构成，所述栅极结构中的导体区是由重掺杂的多晶半导体材料或/和金属材料或/和其它导体材料构成；所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与所述发射极之间通过一个基极开路的双极型晶体管相连接；所述基极开路的双极型晶体管由所述耐压层中的第二导电类型的半导体区，一个第一导电类型的半导体区，以及一个重掺杂的第二导电类型的半导体区构成；所述第一导电类型的半导体区与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区和所述重掺杂的第二导电类型的半导体区均直接接触，并将所述耐压层中的第二导电类型的半导体区与所述重掺杂的第二导电类型的半导体区相隔离；所述基极开路的双极型晶体管通过所述用于隔离的槽型栅极结构与所述基区相隔离；所述用于隔离的槽型栅极结构与所述耐压层中的第二导电类型的半导体区、所述第一导电类型的半导体区以及所述重掺杂的第二导电类型的半导体区均直接接触，从而也构成了一个衬底浮空的金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管结构；所述重掺杂的第二导电类型的半导体区之上覆盖有一个导体形成欧姆接触，所述导体通过导线与所述发射极相连；所述超结绝缘栅双极型晶体管器件的元胞形状可以是条形、六角形、矩形等形状，所述耐压层中的第一导电类型的半导体区和第二导电类型的半导体区的排列方式可以是条形、六角形、圆形、矩形等方式；所述第一导电类型为N型时，所述的第二导电类型为P型；所述第一导电类型为P型时，所述的第二导电类型为N型。