[发明专利]一种超结逆导型栅控双极型器件

说明书

本发明涉及功率半导体技术，特别涉及一种超结逆导型栅控双极型器件。与传统超结IGBT相比，本发明器件采用介质隔离层将器件沿超结的纵向分界线分为两部分，第一漂移区一侧正向导通时不参与导电，反向导通时作为二极管起续流作用。第二漂移区一侧，正向导通时为双极导电，内部发生电导调制效应，因此器件导通压降较低，而在反向导通时不参与导电。本发明的有益成果：正向导通时为双极型导电，具有反向导通能力。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种超结逆导型栅控双极型器件。

背景技术

具有低导通电阻同时具有逆向导通能力的功率器件在很多领域都有应用，如三相逆变电路。IGBT由于其正向导通时为双极导电模式，电导调制效应降低了其正向导通电阻，因此在诸多领域应用。超结IGBT由于其正向耐压时近乎矩形的电场分布，因此其漂移区长度进一步降低，进一步降低了其正向导通电阻。但是由于反向导通时，其体内存在寄生的三极管，因此其不具备反向导通能力。

发明内容

本发明的目的，就是针对超结IGBT无反向导通能力，提出一种超结逆导型栅控双极型器件。

本发明的技术方案是：一种超结逆导型栅控双极型器件，其元胞包括集电极结构、耐压层结构、发射极结构、栅极结构以及绝缘介质结构，其中耐压层结构位于集电极结构之上，发射极结构和栅极结构位于耐压层结构之上，绝缘介质结构垂直插入集电极结构、耐压层结构以及发射极结构的中间；

所述发射极结构包括位于耐压层结构上表面的N型载流子存储区6，所述N型载流子存储区6上表面具有P型阱区8，所述P型阱区8上表面具有并列设置的N+发射极区10和P+体接触区9，且N+发射极区10位于靠近栅极结构的一侧，N+发射极区10和P+体接触区9的共同引出端为发射极E；

所述栅极结构为沟槽栅，所述沟槽栅由绝缘介质11和位于绝缘介质11之中的导电材料12构成；所述导电材料12的引出端为器件的栅极G；所述沟槽栅沿器件垂直方向贯穿P型阱区8和N型载流子存储区6并延伸入耐压层结构中，沟槽栅的侧面与N型载流子存储区6、P型阱区8以及N+型发射极区10的侧面接触；

所述耐压层结构包括第一漂移区4以及第二漂移区5，所述第二漂移区5与第一漂移区4呈间隔分布，所述沟槽栅的底部延伸入第二漂移区5中，第二漂移区5的上表面与N型载流子存储区6下表面接触，所述第一漂移区4的上表面与N型载流子存储区6的下表面接触；所述第一漂移区4的掺杂杂质与第二漂移区5的掺杂杂质是极性相反两种掺杂，所述第一漂移区4与第二漂移区5组成超结结构；

所述集电极结构包括P+集电极区2、N+集电极区1和N型缓冲层3，所述N型缓冲层3的上表面与耐压层相连接，所述P+集电极区2以及N+集电极区1的上表面与N型缓冲层3相连接，所述P+集电极区2与第二漂移区5位于同一侧，且横向宽度大于或等于第二漂移区5的横向宽度，所述N+集电极区1与第一漂移区4位于同一侧，且其横向宽度小于或等于P型漂移区5的横向宽度；所述P+集电极区2以及N+集电极区1的共同引出端为集电极C；

所述绝缘介质结构为绝缘介质7，绝缘介质7位于第一漂移区4及第二漂移区5的垂直分界线处，并沿着垂直分界线处向上依次穿过N型载流子存储区6、P型阱区8以及P+体接触区9，同时沿着垂直分界线处向下穿过N型缓冲层3，其下表面与P+集电极区2接触。

本发明的有益效果为，本发明的逆导型栅控双极型器件，具有逆向导通能力。

附图说明

图1是本发明的超结逆导型栅控双极型器件结构示意图；

图2是本发明的超结逆导型栅控双极型器件结构实施例一；

图3是本发明的超结逆导型栅控双极型器件结构实施例一对应的等效电路图；

图4是本发明的超结逆导型栅控双极型器件结构实施例二；