[发明专利]一种低噪声低损耗绝缘栅双极型晶体管

说明书

一种低噪声低损耗绝缘栅双极型晶体管，包括：底部设有集电极金属电极的P型衬底，在P型衬底上方设有N型缓冲层，N型缓冲层上设有N型外延层，在N型外延层内设有一维阵列分布的P型体区，并在其中设有重掺杂N型发射区，在P型体区与N型外延层之间设有N型载流子存储层，所述晶体管还包括按一维阵列分布的侧壁覆盖有隔离氧化层的沟槽，各个沟槽横向贯穿各P型体区、重掺杂N型发射区及N型外延层，在沟槽内设有和金属层相连的二极管，在各沟槽下方分别设有重掺杂P阱；在位于相邻沟槽之间的N型外延层的上方分别设有栅氧化层，在栅氧化层上方覆盖有多晶硅栅极；将各个重掺杂N型发射区、P型体区和第二金属连接层连接，作为器件的发射极。

技术领域

本发明主要涉及功率半导体器件技术领域，具体涉及一种低噪声低损耗绝缘栅双极型晶体管，特别适用于智能功率模块、新能源电动车电机驱动系统、电焊机等大功率系统中。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是MOS栅器件结构与双极型晶体管结构相结合进化而成的复合型功率器件，同时具备MOS管与双极型晶体管的特点，具有良好的通态电流和开关损耗之间的折中关系。与其它类型的功率器件相比，IGBT具有高正向传导电流密度和低导通压降、驱动电路简单、可控性好、安全工作区大等优点。经过三十多年的发展和研究，IGBT技术已经达到了很高的水平。IGBT转换器广泛应用于诸如输电系统(高压直流传输和无线电力传输)，运输(铁路，磁浮列车和航空航天)和工业应用(变速驱动)等各种应用。

随着可调速驱动技术的发展，越来越多的转换器被应用于工业领域。然而，这些大功率、高开关频率的设备在给人们带来便利的同时也产生了负面影响。在IGBT快速通断过程中，电压和电流的快速变化会产生严重的电磁干扰(EMI)噪声，并通过差模和共模两种方式干扰着周边电子设备的正常工作，因此有必要关注和规范其电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)噪声。为了抑制电磁干扰，美国已经实施了EMI标准，欧洲也早在1996年就制定了相应标准。在电力电子领域，通常在电源电路的设计过程中抑制其电压变化率(dv/dt)和电流变化率(di/dt)来降低噪声。

此外，在电机驱动系统的控制中，功率器件的安全工作区、短路能力等可靠性问题也尤为重要，是决定整个系统可靠性的关键。

因此，在保持器件的耐压能力、抗闩锁能力的基础上降低器件的噪声和损耗，提高器件的通态电流能力是IGBT的主要发展方向，对功率器件的发展与设计具有重要的意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种低噪声低损耗绝缘栅双极型晶体管。该结构具有较强EMI噪声抑制能力、低导通压降、大的安全工作区、良好的短路能力及抗闩锁能力。

本发明提供如下结构技术方案：