[实用新型]绝缘栅双极型晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）是由金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET：Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor）和双极型晶体管（BJT：Bipolar Junction Transistor）复合而成的半导体器件，其兼具这两种器件的优点，既具有MOSFET的驱动功率小和开关速度快的优点，又具有BJT的饱和压降低且容量大的优点。因此，近年来IGBT已经广泛应用于诸如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等需要进行电力转换的领域。

图1示出了现有的IGBT的一个实例。如图1所示，IGBT10被示出为具有沟槽栅场终止型结构，其包括顺次层叠的p型集电区11、n型场终止区12、n-型漂移区13、p型基区14以及n+型源区15，以及形成在n-型漂移区13、p型基区14以及n+型源区15中的栅极16和栅氧化层17。

进一步地，在图1所示的IGBT10中，栅极16包括具有均匀截面宽度的上部栅极161以及截面宽度大于上部栅极161的截面宽度的下部栅极162。这种结构可被称为局部窄台（PNM：Partially Narrow Mesa）结构。在Masakiyo Sumitomo等人发表于2012年第24届国际功率半导体器件与功率集成电路会议（ISPSD：International Symposium on PowerSemiconductor Devices and IC）的论文“Low Loss IGBT with Partially Narrow Mesa Structure(PNM-IGBT)”以及美国专利第US7800187B2号中记载了具有类似结构的IGBT。通过形成如图1中虚线框所示的局部窄台结构（两个相邻沟槽栅之间的基区被窄化），能够在确保不减小金属-半导体接触面积的情况下减小台面宽度（两个相邻沟槽栅之间的基区的宽度），从而IGBT10的饱和电压显著降低，并且通态电压和关断损耗之间也能获得良好权衡。

然而，在绝缘栅双极型晶体管在正面侧上具有极小的台面结构的情况下，靠近晶体管的正面侧在其导通状态下存在高浓度的自由电荷载流子，以获得低的饱和电压值V_CEsat。因此，有必要降低绝缘栅双极型晶体管的背面发射极的射极效率以减少绝缘栅双极型晶体管断开期间出现的功率损耗。另一方面，绝缘栅双极型晶体管的软断开特性要求在断开期间避免高电压峰值，尤其是对于高漏电感的情况。此外，为了获得良好的短路鲁棒性，射极效率在室温或甚至更低的操作温度下不应该太低，以避免或至少降低有害的电场的垂直分布的“反转（Umklapp）”效应（也称作Kirk效应）。

实用新型内容

鉴于以上情况，期望提供一种能够在断开期间减少功率损耗而同时在低温下操作时能够获得良好的短路鲁棒性的IGBT器件。

根据本实用新型的一个实施方式，提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括半导体本体，其特征在于，包括：第一基区，具有第二导电类型；源区，具有不同于所述第二导电类型的第一导电类型并与所述第一基区形成第一pn结；漂移区，具有不同于所述第二导电类型的第一导电类型并与所述第一基区形成第二pn结；集电区，具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；至少一个沟槽，其中，所述至少一个沟槽由栅电极填充，并且其中，所述至少一个沟槽具有第一沟槽部和第二沟槽部，所述第一沟槽部具有第一宽度，所述第二沟槽部具有第二宽度，所述第二宽度与所述第一宽度不同；以及场终止区，具有所述第一导电类型，并位于所述漂移区和所述集电区之间，其中，所述场终止区包括具有所述第二导电类型的多个埋入区。

所述至少一个埋入区包括相对于彼此在所述绝缘栅双极型晶体管的横向排列的多个埋入局部p型区。

所述至少一个埋入区包括具有覆盖几个单元节距的横向延伸的多个埋入局部p型区。

所述至少一个埋入区与所述绝缘栅双极型晶体管的正面侧结构对准。

此外，所述场终止区可选地包括质子注入区，以及所得的质子注入引起的施主浓度。

所述集电区包括：第一集电区域，具有第一掺杂浓度；以及第二集电区域，具有第二掺杂浓度，其中，所述第一集电区域与所述第二集电区域横向排列，并且所述第一掺杂浓度和所述第二掺杂浓度不同。

所述场终止区（52）包括深能级第一导电类型掺杂区（52’）。