[发明专利]绝缘栅双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。

背景技术

绝缘栅双极晶体管是由BJT(双极型晶体管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。IGBT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，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

图1为常用的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图。所述绝缘栅双极晶体管100包括具有P型半导体类型的衬底101，在衬底101表面具有N型半导体类型的基区102，在N型基区102内形成具有P型半导体类型的阱区103，在P型阱区103表面掺杂，形成具有N型半导体类型的第一掺杂区104，栅氧化层105位于N型基区102表面、P型阱区103部分表面及第一掺杂区104部分表面，在栅氧化层105表面形成多晶硅层106，最后，在暴露出的阱区103表面与第一掺杂区104部分表面溅射形成金属层107a，形成发射极E，在多晶硅层106表面溅射形成金属层107b，形成栅极G，在半导体衬底101底部溅射形成金属层107c，形成集电极C。

在栅极G上加正电压，大量的电子从N型掺杂的第一掺杂区104流向基区102中，基区102的电势有所降低，P型衬底101与N型基区102组成的PN结正向偏置，使P型衬底中的空穴注入基区102中；根据基区102保持电中性，向基区102中注入的电子得到增强，在N型基区102中形成较多的电子-空穴对，有利于降低绝缘栅双极晶体管的导通电阻，进而增强集电极电流，提高器件的负载能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在增加基区的电子-空穴对的基础上，进一步的降低绝缘栅双极晶体管的导通电阻。

为解决上述技术问题，本发明提供的绝缘栅双极晶体管包括：具有第一半导体类型的半导体衬底；具有第二半导体类型的基区，所述基区位于所述半导体衬底的上方；具有第一半导体类型的阱区，所述阱区位于所述基区内；所述绝缘栅双极晶体管还包括具有第二导电类型的多个埋层，所述埋层设置于所述基区内且位于所述阱区的下方。

本发明提供的绝缘栅双极晶体管中，所述埋层的厚度为1～5微米，所述埋层通过注入磷的方式形成，所述埋层的浓度为1*10¹⁵/cm³。

作为较佳技术方案，第一半导体类型为P型，第二半导体类型为N型。

作为较佳技术方案，所述多个埋层呈“一”字形排列。

作为可选技术方案，所述绝缘栅双极晶体管还包括设置于所述半导体衬底和所述基区之间的具有第二半导体类型的缓冲层。

作为可选技术方案，所述绝缘栅双极晶体管还包括设置于所述阱区内的具有第二半导体类型的第一掺杂区。

本发明的技术效果是：通过在基区中设置N型埋层，增加基区中的电子-空穴对，有利于降低绝缘栅双极晶体管的导通电阻，进而降低饱和导通压降和降低导通功耗，增强集电极电流，提高器件的负载能力。

附图说明

图1为常用的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图；

图2为本发明的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图；

图3为本发明的绝缘栅双极晶体管的能带结构示意图。

图4为本发明与现有技术的绝缘栅双极晶体管的基区的空穴浓度分布的对比曲线；

图5为本发明与现有技术的绝缘栅双极晶体管的基区的电子浓度分布的对比曲线；

图6为本发明与现有技术的绝缘栅双极晶体管的Id-Vd曲线对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。