[发明专利]一种高速IGBT

权利要求书

1.一种由一个第一种导电类型的金属-绝缘体-半导体场效应晶体管MIST及一个第二种导电类型的双极型结型晶体管BJT组合而成的IGBT，其中，

所述的第一种导电类型的MIST有一个第一种导电类型的半导体材料作为漂移区，漂移区有两个主表面；在第一主表面之下设有至少一个第二种导电类型的半导体的源体区的元胞，此源体区之内又至少有一个第一种导电类型的半导体源区，部分的源体区和部分的源区通过导体相联，构成第一种导电类型的MIST的源电极；在部分的源区和部分的源体区以及部分的漂移区的表面覆盖有绝缘层，在该绝缘层上覆盖有作为第一种导电类型的MIST的栅电极的导体；

所述漂移区为第二种导电类型的BJT的基区，所述漂移区在第二主表面内至少有与所述漂移区相邻的一个第二种导电类型的半导体区作为BJT的发射区；所述的发射区与所述的基区在第二主表面各有导体联结成为发射极与基极，而BJT的集电区是MIST的源体区，BJT的集电极是MIST的源电极；

第一主表面的所有源体区的元胞均被一个表面耐压区所包围，当发射极与集电极之间加有允许的最大反偏压时，作为基区的第一种导电类型的半导体材料会有一个耗尽区，但耗尽区不达到BJT的发射区，也不在表面耐压区之外；

所述表面耐压区的周围是一个当发射极与集电极之间加有允许的最大反偏压时仍不耗尽而维持中性的中性基区，在所述中性基区内有一个低压电路区；

所述低压电路区中有两个第二种导电类型的半导体的区，或有两个在第二种导电类型的半导体的区内的第一种导电类型的半导体的区；两个区各自引出一个电极端口，分别作为所述低压电路区的两个输出端，并各自通过外联线与所述IGBT的第二主表面的发射极和基极相联。

2.根据权利要求1所述的IGBT，其中的表面耐压区在靠近IGBT的MIST的元胞处是一个其底部至少为第二种导电类型的区，此区在发射极和集电极之间加最大反偏压时均全耗尽，其向基区发出的有效的第二种导电类型的电通量密度在沿表面从元胞处向中性基区的方向上是随离开元胞的距离而从D₀逐渐或阶梯式地减小，直到接近于零，其中D₀是同基区所做单边突变平行平面结在最大反偏压下重掺区一侧的耗尽区内的第二种导电类型的杂质密度；

所述有效的第二种导电类型的电通量密度是指在一个表面区域内、电离杂质所产生的总电通量被所述表面区域的面积除所得之值，所述面积在沿表面任一方向上所占的宽度小于同衬底所做的单边突变平行平面结在接近其最大反偏电压下衬底耗尽区的厚度，但又大于表面耐压区的厚度。

3.根据权利要求1所述的IGBT，其中的表面耐压区在靠近第一主表面的中性基区处至少有一个未耗尽的区，该未耗尽的区和中性基区之间的电压随所述的IGBT的发射极和集电极之间的电压的值而变化。

4.根据权利要求3所述的IGBT，其中所述表面耐压区内在靠近第一主表面的中性基区处的未耗尽的区相对于所述中性基区有电压，此未耗尽的区通过内联线联到低压电路区，构成低压电路的电压源端。

5.根据权利要求1所述的IGBT，其中所述低压电路区有一个电极端口，该端口为控制端，低压电路的两输出端之间的电压受该控制端控制；

所述低压电路的控制端联到表面耐压区在靠近第一主表面的中性基区处的一个未耗尽的区，或者联到所述表面耐压区靠近未耗尽的中性基区的第一主表面上设置的一个绝缘层上的导体。

6.根据权利要求1所述的IGBT，其中的表面耐压区在靠近其所包围的IGBT的MIST的元胞处本身与一种第一种导电类型的MIST的元胞相接触，该MIST的源电极是浮空的，由该MIST的栅电极电压的变化引起所述的低压电路的控制端电压变化。

7.根据权利要求1所述的IGBT，其中的表面耐压区至少有两种不同导电类型的半导体层，在靠近IGBT的MIST的元胞处与一个第一种导电类型的横向MIST的有源区直接接触，所述横向MIST的源电极与IGBT的MIST的元胞的源电极通过内联线相联，其栅电极与IGBT元胞的栅电极通过内联线直接或经过转换相联，所述横向MIST的漂移区为表面耐压区的第一种导电类型的层。

8.根据权利要求7所述的IGBT，其中由横向MIST引起的电流从中性基区出发，引起在第一主表面下的一个区域有电压，所述的电压直接形成所述的低压电路的控制电压或通过第一表面的控制端形成所述的低压电路的控制电压。