[实用新型]一种分裂栅IGBT结构

说明书

本实用新型公开了一种分裂栅IGBT结构，包括从下至上层叠设置的集电极、P++集电极区、N+缓冲区、N‑漂移区、栅结构及顶部金属层，栅结构包括栅介质层、第一栅电极和第二栅电极，顶部金属层包括发射极和辅助电极，N‑漂移区上部设有第一P型基区和第二P型基区，第一P型基区上部设有第一P+发射极区和N+发射极区，第一P+发射极区和N+发射极区与发射极连接，第一P型基区和N+发射极区与第一栅电极对应，第二P型基区上部设有第二P+发射极区，第二P+发射极区与辅助电极连接，第二P型基区与第二栅电极或第一栅电极对应，辅助电极与发射极之间连接电感L1，发射极与外部端子之间连接电感L2，电感L1和电感L2构成互感。该结构可极大提高器件瞬态开关速度。

技术领域

本实用新型涉及功率半导体器件技术领域，特别涉及一种绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件。它既有MOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，因而广泛应用在能源转换、机车牵引、工业变频、汽车电子和消费电子等领域，是电力电子领域重要核心器件之一。

现有技术的IGBT结构如图1所示，包括从下至上依次层叠设置的集电极1’、P++集电极区2’、N+缓冲区3’、N-漂移区4’、栅结构及发射极5’，其中栅结构包括栅介质层6’及设置在栅介质层6’内的栅电极7’。N-漂移区4’上部对称设置有两个P型基区8’，P型基区8’上部设有P+发射极区9’和N+发射极区10’，P+发射极区9’和N+发射极区10’均与发射极5’连接，栅电极7’设置在P型基区8’和N+发射极区10’上方，通过栅介质层6’分隔。该结构包含三个电极：集电极C、发射极E和栅极G。器件输入部分是由N+发射极区10’、P型基区8’和N-漂移区4’构成的NMOS，输出部分是由P+发射极区9’、P型基区8’、N-漂移区4’、N+缓冲区3’和底部P++集电极区2’构成的双极结型晶体管PNP。当栅极电压高于器件阈值电压时，NMOS导通，电子电流由发射极5’进入N-漂移区4’，给宽基区PNP晶体管提供基极驱动电流，开启PNP晶体管，使器件进入导通状态；当栅极电压低于阈值电压时，NMOS关断，不再有电流注入到N-漂移区4’，使器件关断。

但是，该结构的IGBT导通状态下N-漂移区4内发生电导调制效应，存储大量载流子，致使器件关断过程相对较慢。此外，器件米勒电容（栅极集电极电容）较大，影响开通特性，造成栅极过冲电压，制约了器件性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种分裂栅IGBT结构，减小栅极集电极电容，同时增加辅助电极注入/抽取电荷，提高器件瞬态开关速度。

本实用新型的目的是这样实现的：一种分裂栅IGBT结构，包括从下至上依次层叠设置的集电极、P++集电极区、N+缓冲区、N-漂移区、栅结构及顶部金属层，栅结构包括栅介质层及在栅介质层内分隔设置的第一栅电极和第二栅电极，顶部金属层包括分隔设置的发射极和辅助电极，N-漂移区上部分隔设置有第一P型基区和第二P型基区，第一P型基区上部设有第一P+发射极区和N+发射极区，第一P+发射极区和N+发射极区均与发射极连接，第一P型基区和N+发射极区均与第一栅电极对应，第二P型基区上部设有第二P+发射极区，第二P+发射极区与辅助电极连接，第二P型基区与第二栅电极或第一栅电极对应，辅助电极与发射极之间连接电感L1，发射极与外部端子之间连接电感L2，电感L1和电感L2构成互感M1。

本实用新型的分裂栅IGBT结构，将栅电极分裂为两部分，在不影响沟道栅控条件下极大减小了栅极集电极电容，大幅降低栅电荷；同时增加辅助电极，构成四端器件，可在器件开启和关断过程中分别注入、抽取电荷，极大提高器件瞬态开关速度。