[发明专利]具有变组分混合晶体发射区的抗闩锁IGBT

摘要

具有变组分混合晶体发射区的抗闩锁IGBT，属于功率半导体器件技术领域。本发明基于常规IGBT结构，通过将发射区的纯硅材料变为组分渐变的混合晶体，形成禁带宽度缓变的发射区能带结构。该能带结构在不降低发射区与基区所形成PN结的内建电势的前提下，在发射区内形成发射区少子的加速电场，从而使发射区的少子扩散电流密度增加，基区向发射区的注入增强；而另一方面，发射区向基区的注入保持不变。因此，发射区、基区和漂移区构成的寄生晶体管的发射结注入效率降低，电流放大系数降低，使IGBT中的寄生晶闸管更难达到闩锁条件，这就提高了IGBT的临界闩锁电流，增加了IGBT的安全工作区，提高了IGBT的可靠性。

主权项

具有变组分混合晶体发射区的抗闩锁IGBT，包括发射极结构、集电极结构、栅极结构和漂移区结构；所述发射极结构包括金属发射极（1）、重掺杂第一导电类型半导体欧姆接触区（2）、重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）和第一导电类型半导体基区（6），其中重掺杂第一导电类型半导体欧姆接触区（2）和重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）相互独立地位于第一导电类型半导体基区（6）中，且重掺杂第一导电类型半导体欧姆接触区（2）和重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）的表面均和金属发射极（1）相接触；所述集电极结构包括重掺杂第一导电类型半导体集电区（12）和金属集电极（13），其中重掺杂第一导电类型半导体集电区（12）下表面与金属集电极（13）相接触；所述漂移区结构包括轻掺杂第二导电类型半导体漂移区（10）；所述栅极结构包括多晶硅栅电极（7）和栅氧化层（8）；所述漂移区结构位于所述发射极结构和所述集电极结构之间，其中：漂移区结构的轻掺杂第二导电类型半导体漂移区（10）背面与集电极结构的重掺杂第一导电类型半导体集电区（12）相接触，漂移区结构的轻掺杂第二导电类型半导体漂移区（10）正面与发射极结构的第一导电类型半导体基区（6）相接触；所述栅极结构的多晶硅栅电极（7）与重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）、第一导电类型半导体基区（6）和轻掺杂第二导电类型半导体漂移区（10）三者之间隔着栅氧化层（8），多晶硅栅电极（7）与金属发射极（1）之间填充绝缘介质层（9）；所述重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）的材料采用组分渐变的混合晶体材料，形成渐变的禁带宽度，且禁带宽度的渐变方式为：在器件的纵向方向上，从靠近金属发射极（1）的上表面到远离金属发射极（1）的下表面，构成重掺杂第二导电类型半导体发射区（4）的混合晶体材料的禁带宽度按逐渐增大。