[发明专利]一种集成电压采样功能的IGBT器件

摘要

本发明提供了一种集成电压采样功能的IGBT器件，属于功率半导体器件技术领域。本发明在体区引入JFET结构的沟道处于常关状态，器件正向导通状态下，体区存储载流子，增强电导调制作用，降低了器件的饱和导通压降；器件关断状态下，体区起到浮空场限环作用，减弱了槽栅底部的电场聚集现象，提高器件的耐压可靠性；本发明所引入JFET结构的栅极和源极分别与外围控制电路和采样端口相连，利用JFET结构源极电压变化与IGBT耐压之间的映射关系即可实现电压采样功能，在达到电气隔离效果的同时也不会损害器件正向阻断特性；通过改变JFET结构的栅极偏置电压，实现电压采样比的调整，用以满足不同应用条件对电压采样的要求。本发明采样结构简单，与现有工艺兼容。

主权项

1.一种集成电压采样功能的IGBT器件，其元胞结构包括：自下而上依次层叠的金属集电极(7)、第一导电类型半导体集电区(6)、第二导电类型半导体缓冲层(5)和第二导电类型半导体漂移区(4)；其特征在于：所述第二导电类型半导体漂移区(4)的顶层中间区域具有第一导电类型半导体体区(8)，所述第一导电类型半导体体区(8)的两侧分别具有第一导电类型半导体基区(2)，所述第一导电类型半导体基区(2)的顶层具有并列设置且相互接触的第二导电类型半导体发射区(1)和第一导电类型半导体接触区(14)，所述第二导电类型半导体发射区(1)和第一导电类型半导体接触区(14)的上表面具有金属发射极(15)；第一导电类型半导体基区(2)、第二导电类型半导体发射区(1)和第一导电类型半导体接触区(14)与第一导电类型半导体体区(8)之间具有栅极结构，所述栅极结构包括栅电极(13)和栅介质层(3)，栅介质层(3)沿器件垂直方向延伸进入第二导电类型半导体漂移区(4)中形成沟槽，所述栅电极(13)设置在沟槽中；所述栅介质层(3)的一侧与第一导电类型半导体基区(2)、第二导电类型半导体发射区(1)和第二导电类型半导体漂移区(4)接触，所述栅介质层(3)的另一侧与第一导电类型半导体体区(8)通过第二导电类型半导体漂移区(4)相隔离；所述第一导电类型半导体体区(8)中具有第一导电类型半导体阱区(9)、第二导电类型半导体区(10)和第一导电类型半导体源极区(11)形成的JFET结构；所述第一导电类型半导体阱区(9)作为沟道区设置在第一导电类型半导体区(8)的顶层，所述第二导电类型半导体区(10)作为栅极对称设置在所述第一导电类型半导体阱区(9)的顶层两侧，所述第一导电类型半导体源极区(11)作为源极设置在对称的第二导电类型半导体区(10)之间；第二导电类型半导体区(10)和第一导电类型半导体源极区(11)的上表面分别与控制栅电极(17)、电压采样电极(16)相接触；器件表面具有隔离介质层(12)分别将金属发射极(15)、控制栅电极(17)、电压采样电极(16)电学隔离。