[发明专利]一种自驱动阳极辅助栅绝缘栅双极型晶体管

说明书

本发明公开了一种自驱动阳极辅助栅绝缘栅双极型晶体管；所述自驱动阳极辅助栅绝缘栅双极型晶体管采用阳极自驱动辅助栅的设计结构，在保证器件较小的关断时间的前提下，可以消除器件导通时的负阻效应，提高器件的工作稳定性，获得更好的导通态损耗与关断态损耗之间的折衷关系；并且，所述阳极辅助栅结构采用自驱动设计，能够消除常规辅助栅极阳极结构对额外驱动电路的要求。

技术领域

本发明涉及半导体电力电子器件技术领域中的电导调制型高压功率器件，具体是一种自驱动阳极辅助栅绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT：LateralInsulatedGateBipolarTransistor)具有驱动简单，电流能力大，耐压能力高的优点，但是其关断速度远比双扩散金属-氧化物-半导体效应晶体管(DMOS，Double-diffusedMOSFET)的关断速度慢，导致其开关损耗较大，这影响了缘栅双极性晶体管在电力电子系统中的应用。

提高IGBT器件关断速度从而减小开关损耗的方法主要有三类：

一是降低漂移区内非平衡载流子的寿命，增加复合速率，以提高关断速度。事实上降低漂移区内非平衡载流子寿命的同时，其非平衡载流子总数也会减小，这将导致导通电阻增大，所以这种方法存在关断速度与导通电阻之间的折衷问题；

二是控制从阳极到漂移区的少数载流子注入水平，以达到导通电阻和关断时间的折衷；

三是在阳极区提供非平衡载流子抽出通道，在关断时迅速减少漂移区内非平衡载流子的总数，以提高器件的关断速度。非平衡载流子抽出通道的结构通常会影响少数载流子注入效率，即影响导通时漂移区内非平衡载流子总数，从而影响导通电阻。并且，在器件正向开启过程中，由于载流子从DMOS导通模式向IGBT导通模式的转换，导通过程中容易出现负阻效应。

针对通过在阳极区提供非平衡载流子抽出通道来提高IGBT器件关断速度的方法，现有技术中比较典型的器件结构包括如图1所示的常规阳极短路结构、如图2所示的阳极辅助栅、如图3所示的集成超势垒整流器阳极结构等。现有结构中要么器件正向导通能力弱，要么需要复杂的外部驱动电路，此外，导通态损耗和关断态损耗之间的折中关系也需要进一步优化。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中，器件正向导通能力弱，需要复杂的外部驱动电路等问题，获得优化的导通态损耗和关断态损耗之间的折中关系。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种自驱动阳极辅助栅绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：包括阳极接触区、重掺杂第二导电类型阳极区、第一导电类型阳极缓冲区、第一导电类型漂移区、第二导电类型阴极阱区、重掺杂第一导电类型阴极区、重掺杂第二导电类型阴极区、阴极接触区、栅极介质层、栅极接触区、第二导电类型阳极阱区、重掺杂第一导电类型阳极区、阳极辅助栅介质层和阳极辅助栅接触区。

所述第一导电类型漂移区覆盖于第一导电类型阳极缓冲区之上。

所述第二导电类型阴极阱区覆盖于第一导电类型漂移区之上的部分表面。

所述重掺杂第一导电类型阴极区和重掺杂第二导电类型阴极区覆盖于第二导电类型阴极阱区之上的部分表面。

所述阴极接触区覆盖于重掺杂第二导电类型阴极区之上，所述阴极接触区还覆盖于重掺杂第一导电类型阴极区之上的部分表面。

所述栅极介质层覆盖于第二导电类型阴极阱区之上的部分表面，所述栅极介质层还覆盖于重掺杂第一导电类型阴极区之上的部分表面和第一导电类型漂移区之上的部分表面。

所述栅极接触区覆盖于栅极介质层之上。

所述重掺杂第二导电类型阳极区覆盖于第一导电类型阳极缓冲区之下的部分表面。