[实用新型]一种基于隧穿效应的光控IGBT结构

摘要

本实用新型涉及半导体器件设计领域，针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种光控IGBT实现装置。采用激光脉冲控制栅极下方半导体材料中导电沟道的形成，控制IGBT的通断，用于解决IGBT的绝缘隔离及状态转换时间长的问题。本实用新型在IGBT的栅极区底面SiO2层上方制备一层用于导电透光的光控层；栅极外圈层顶层生成致密金属层并在其上连接引线连接到IGBT封装壳体栅极外电极；内圈层通过所述导电的光控层与外圈层连接；当激光脉冲辐照IGBT栅极，即激光脉冲辐照光控层的内圈层时，使栅极下方P区宽度受到极大地压缩，在隧穿效应作用下，使N+、N‑区载流子能够渡越通过P区，从而使IGBT导通。

主权项

一种基于隧穿效应的光控IGBT结构，其特征在于包括：部分区域可透射激光的IGBT栅极结构，用于使栅极区电极下方N‑、P、N+半导体材料在激光辐照时形成隧穿区，进而形成导电通道；在IGBT的栅极区底面SiO2层上设置一层用于导电透光的光控层；栅极区边缘部分为外圈层，栅极外圈层光控层上制备致密金属层，致密金属层焊接引线连接到IGBT封装壳体的栅极外电极；在IGBT栅极与IGBT漏极、源极之间设置限流电阻和稳压模块；IGBT栅极与输出电压为‑5V至‑15V的负极性输出稳压模块连接，通过稳压模块输出的负极性电压限定IGBT栅极电位，使稳态条件下IGBT栅极电位保持在阻断电位；限流电阻一端与IGBT漏极连接，另一端与稳压模块输入端连接；稳压模块输出端与IGBT栅极连接，稳压模块地线端与IGBT源极连接；其中栅极外圈层区域指的是仅覆盖IGBT栅极下方的部分N‑区区域；内圈层指的是覆盖IGBT栅极区下方的P区及其两侧的部分N‑、N+型半导体区的区域；外圈层与内圈层面积之和应小于等于栅极区底层SiO2面积，即栅极区外圈层和内圈层应确保其与Si层之间有可靠的SiO2绝缘。