[发明专利]一种双重载流子存储增强的IGBT

权利要求书

1.一种绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：第二导电类型的集电区，在所述集电区之上并与所述集电区相接触的轻掺杂的第一导电类型的漂移区，在所述漂移区之上并与所述漂移区相接触的第一导电类型的载流子存储区，在所述载流子存储区之上并与所述载流子存储区相接触的第二导电类型的基区，与所述基区至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区，与所述发射区、所述基区、所述载流子存储区以及所述漂移区均接触的栅极结构，覆盖于所述集电区的导体形成的集电极，覆盖于与所述发射区的导体形成的发射极，覆盖于所述栅极结构的导体形成的栅极，其特征在于：

所述漂移区与所述集电区是直接接触或是通过一个第一导电类型的缓冲区间接接触；

所述发射区与所述基区是直接接触或是通过一个第一导电类型的连接区间接接触；

所述栅极结构包括至少一个绝缘介质层和至少一个导体区，所述绝缘介质层的一面与所述发射区、所述基区、所述载流子存储区以及所述漂移区均直接接触；所述绝缘介质层的另一面与所述导体区的一面直接接触，所述导体区的另一面与所述栅极导体直接接触；所述绝缘介质层是由绝缘介质材料构成；所述导体区是由重掺杂的多晶半导体材料或/和金属材料构成；所述漂移区、所述集电区、所述基区、所述载流子存储区、所述缓冲区以及所述连接区是由第一种半导体材料构成；所述发射区是由第二种半导体材料构成；所述第二种半导体材料的禁带宽度高于所述第一种半导体材料的禁带宽度；

所述基区与所述发射极之间通过一个二极管或两个同向串联的二极管或两个以上同向串联的二极管相连；所述基区与发射极之间的二极管的正向导通电流方向和所述基区与所述发射区构成的异质结的正向导通电流方向相同；所述基区与所述发射区构成的异质结的正向导通电压大于所述基区与发射极之间的二极管通路的正向导通电压；

所述第一导电类型为N型时，所述的第二导电类型为P型，所述基区与发射极之间的二极管的正向导通电流方向和所述基区与所述发射区构成的异质结的正向电流导通方向都是从所述基区流向所述发射极；所述第一导电类型为P型时，所述的第二导电类型为N型，所述基区与发射极之间的二极管的正向导通电流方向和所述基区与所述发射区构成的异质结的正向导通电流方向都是从所述发射极流向所述基区。

2.如权利要求1所述的一种绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：

所述的栅极结构是平面栅结构或是槽栅结构；

当所述栅极结构是槽栅结构时，所述槽栅底部与漂移区之间通过一个重掺杂的第二导电类型的岛区相接触；所述岛区是浮空区或通过导线与所述基区或所述发射极相连；

所述第一种半导体材料是Si时，所述第二种半导体材料是SiC或GaN或SiCN或金刚石或GaAs；所述的第一种半导体材料是Ge时，所述第二种半导体材料是Si或SiC或GaN或SiCN或金刚石或GaAs；所述第一种半导体材料是GaAs时，所述第二种半导体材料是SiC或GaN或SiCN或金刚石；所述第二种半导体材料是单晶材料或多晶材料或非晶材料。

3.如权利要求1所述的一种绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于：

所述绝缘栅双极型晶体管器件的元胞形状是条形或六角形或圆形或矩形形状；

所述基区与发射极之间的二极管是集成在芯片内部的二极管或是外接的二极管；所述基区与发射极之间的二极管是PN二极管或是肖特基二极管或是PN-肖特基复合型二极管；所述集成在芯片内部的二极管制作在元胞区或制作在元胞区之外的区域；

所述制作在元胞区的二极管是制作在所述基区中或是制作在一个通过绝缘介质与所述发射区、所述基区、所述载流子存储区以及所述漂移区相隔离的多晶半导体区中或是制作在一个通过栅极结构与所述基区以及所述发射区相隔离的第二导电类型的半导体区中。