[发明专利]IGBT和制备方法以及电子设备、车辆

说明书

本发明提出了IGBT和制备方法以及用途。该IGBT包括：该IGBT包括：集电区；漂移区，所述漂移区形成在所述集电区上；阱区，所述阱区形成在所述漂移区中；发射区，所述发射区形成在所述阱区中；载流子阻挡区，所述载流子阻挡区形成在阱区中，且与所述载流子阻挡区不与除所述阱区以外的结构接触；以及栅介质层、栅极和发射极，所述栅介质层、所述栅极以及所述发射极形成在所述漂移区上。通过在阱区中引入载流子阻挡区，相当于引入了达林顿管，从而可以降低IGBT的导通电阻。该IGBT通过采用新型结构而非载流子寿命控制的方式实现导通电压的调控，因此避免了传统的载流子寿命控制方法而导致的器件关断损耗增加的问题。

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及IGBT和制备方法以及用途。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的电压驱动式半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。BJT饱和压降低，载流子密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率小，开关速度快，但导通压降大，载流子密度小。由于IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动电路简单、驱动电流小，由于两种载流子导电且具有电导调制效应，在处于导通时具有半导体开关的导通压降较小，可以减少导通损耗等优点。因此，IGBT非常适合用于直流高压的变流系数如变频器、开关电源等领域。随着汽车工业向电气化、小型化、绿色智能化方向的发展，IGBT也越来越多地在电动汽车充电、电机驱动等用途上显现优势。

然而，目前的IGBT结构以及制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

目前的IGBT，普遍存在关断困难的问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于目前的IGBT为了获得更优秀的通态压降，对IGBT的结构进行改进以延长载流子寿命。但随着载流子寿命增加，器件的关断会明显变得困难。具体的，常规的IGBT结构如图1所示，包括集电区2、形成在集电区2之上的漂移区3、形成在漂移区3内的阱区4，以及形成在阱区4中的发射区5。在漂移区3之上形成有栅介质层、栅极和发射极，在集电区2之下形成有集电极1。P型集电区2和N-型漂移区3形成的pn结内建电场方向指向集电极1，阻碍电子从N-型漂移区3进入集电区2。在导通过程中，电子从栅下反型沟道注入到N-型漂移区3，内建电场使得漂移区3中的载流子密度变大，从而降低了通态压降。例如，栅槽型IGBT相对于平面栅结构的IGBT，具有沟道密度高、没有JFET效应的特点，可以有效改善通态压降，然而栅槽型IGBT制造工艺复杂，成本较高。并且，上述载流子寿命控制技术，将造成优化导通压降和降低关断损耗相矛盾的技术：虽然通过增大载流子寿命可以有效地降低其间的导通电阻，但是将导致漂移区内过剩的载流子复合困难，从而造成器件关断时间和关断损耗的增加。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种IGBT。根据本发明的实施例，该IGBT包括：集电区；漂移区，所述漂移区形成在所述集电区上；阱区，所述阱区形成在所述漂移区中；发射区，所述发射区形成在所述阱区中；载流子阻挡区，所述载流子阻挡区形成在阱区中，且与所述载流子阻挡区不与除所述阱区以外的结构接触；以及栅介质层、栅极和发射极，所述栅介质层、所述栅极以及所述发射极形成在所述漂移区上。通过在阱区中引入载流子阻挡区，相当于引入了达林顿管，从而可以降低IGBT的导通电阻。该IGBT通过采用新型结构而非载流子寿命控制的方式实现导通电压的调控，因此避免了传统的载流子寿命控制方法而导致的器件关断损耗增加的问题。