[发明专利]绝缘栅双极型晶体管、智能功率器件及电子产品

说明书

本发明涉及半导体领域，具体涉及提供了一种绝缘栅双极型晶体管、智能功率器件及电子产品，包括漂移区、栅极结构、发射极、发射极源区以及与发射极源区接触的体区，于所述漂移区的顶层沿器件的垂直方向开设第一沟槽以及第二沟槽，所述栅极结构填充于所述第一沟槽，发射极填充于所述第二沟槽，其中，栅极结构与发射极之间设置发射极源区，第二沟槽的深度大于发射极源区的厚度。栅极结构与发射极金属之间形成横向电场，横向电场作用在发射极源区与体区的交界处形成载流子收集层，增强了载流子在交界处的收集、存储效果，从而减少了体区与发射极源区之间的电流，降低导通压降，降低闩锁效应发生几率。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种绝缘栅双极型晶体管、智能功率器件及电子产品。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，其结构包括栅极G、发射极E和集电极C。通过给栅极G施加电压，可控制集电极C与发射极E之间的通断。栅极G与发射极E之间不施加电压时，则集电极C与发射极E之间断开；栅极G与发射极E之间施加15V(或者阈值电压)电压时，则集电极C与发射极E之间导通。

绝缘栅双极型晶体管兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的低导通压降两方面的优点，且驱动功率小而饱和压降低，目前IGBT作为一种新型的电力电子器件被广泛应用到各个领域。

以N型IGBT器件为例，IGBT结构包括了N型MOSFET、pnp双极型晶体管T1及寄生的npn双极型晶体管T2。其中pnp型晶体管T1和npn型晶体管T2组成了N-P-N-P的四层三结的晶闸管结构。器件的结构导致寄生晶闸管在一定条件下可以导通，可造成IGBT永久性损坏。

IGBT产生导通损耗的原因在于非理想元器件具有一定的导通电阻。以N型IGBT器件为例，其导通电阻主要有三部分构成：NMOS的沟道电阻，N-漂移区的导通电阻、集电极与漂移区形成的PN结导通电阻。其中，集电极与漂移区形成的PN结导通电阻相对固定。N-漂移区的导通电阻则与N-漂移区的厚度密切相关。NMOS的沟道电阻与沟道的长度、宽度及P区掺杂浓度有关。P区掺杂浓度增加会使沟道电阻减小，但会容易导致源级-漏极的耐压降低，栅控阈值电压增加。

发明内容

本发明至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题。为此，本发明提出一种绝缘栅双极型晶体管、智能功率器件及电子产品，可有效地减小导通损耗，同时抑制闩锁效应的发生。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种绝缘栅双极型晶体管，包括漂移区、栅极结构、发射极、发射极源区以及与所述发射极源区接触的体区，于所述漂移区的顶层沿器件的垂直方向开设第一沟槽以及第二沟槽，所述栅极结构填充于所述第一沟槽，所述发射极填充于所述第二沟槽，其中，所述栅极结构与发射极之间设置发射极源区，于所述发射极源区的下方设置体区，所述第二沟槽的底部延伸至所述体区，所述第二沟槽的深度大于所述发射极源区的厚度。

本发明的第二方面提供了一种智能功率器件，包括如上所述的绝缘栅双极型晶体管。

本发明的第三方面提供了一种电子产品，包括如上所述的绝缘栅双极型晶体管。

另外，根据本发明上述绝缘栅双极型晶体管还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第二沟槽的深度小于所述第一沟槽的深度；或所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；或所述第二沟槽的深度等于所述第一沟槽的深度。

根据本发明的一个实施例，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度。