CN103165651A - 增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构 - Google Patents

增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构 Download PDF

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张帅
李冰
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Abstract

本发明公开了一种增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；包括：源区、漏区、栅区，紧靠栅区边界形成沟道，在P型体区下方有硅衬底N--，在硅衬底N--上生长有N-外延层。本发明可以减轻绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT元胞间寄生的结型场效应晶体JFET的夹断效应，从而增强器件的驱动电流。

Description

增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构
技术领域
本发明涉及一种绝缘栅双极型晶体管结构。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
传统平板式绝缘栅双极型晶体管(Planner IGBT)在元胞结构剖面如图1所示，元胞之间存在寄生的结型场效应晶体JFET，在绝缘栅双极型晶体管IGBT工作时，相邻的P型体区P-BODY之间由于寄生的结型场效应晶体JFET夹断效应，有效导电通路会变窄，从而影响器件的驱动电流如图4所示传统IGBT的N--衬底掺杂浓度低，寄生JEFT的夹断电压低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构，它可以减轻绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT元胞间寄生的结型场效应晶体JFET的夹断效应，从而增强器件的驱动电流。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；包括：源区、漏区、栅区，紧靠栅区边界形成沟道，在P型体区下方有硅衬底N--，在硅衬底N--上生长有N-外延层。
本发明的有益效果在于：可以减轻绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT元胞间寄生的结型场效应晶体JFET的夹断效应，从而增强器件的驱动电流。
N-外延的体浓度为1015/cm3～1016/cm3。
N-外延的厚度为1～10微米。
硅衬底N--层的体浓度为1013/cm3。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1传统平板式绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT剖面图；
图2本发明提出改进后平板式绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT剖面图；
图3本发明提出改进后平板式绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT剖面图；
图4传统平板式绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT剖面图。
具体实施方式
本发明所述的增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；包括：源区、漏区、栅区，紧靠栅区边界形成沟道，在P型体区下方有硅衬底N--，在硅衬底N--上生长有N-外延层。本发明可以减轻绝缘栅双极型晶体管Planner IGBT元胞间寄生的结型场效应晶体JFET的夹断效应，从而增强器件的驱动电流。
N-外延的体浓度为1015/cm3～1016/cm3。
N-外延的厚度为1～10微米。
硅衬底N--层的体浓度为1013/cm3。
如图2所示，本发明提出的方案是在N--(体浓度1013/cm3)的硅衬底上生长N-外延(体浓度1015/cm3～1016/cm3)，减轻JFET的夹断效应，从而增强器件的驱动电流。如图3所示，本发明提出的IGBT在N--衬底上外延生长N-，由于外延较衬底掺杂浓度高，可有效增加寄生JEFT的夹断(即P型体区P-body横向耗尽导致沟道变窄)电压。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (4)

1.一种增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；包括：源区、漏区、栅区，紧靠栅区边界形成沟道，在P型体区下方有硅衬底N--，其特征在于，在硅衬底N--上生长有N-外延层。
2.如权利要求1所述的增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；其特征在于，N-外延的体浓度为1015/cm3～1016/cm3。
3.如权利要求1所述的增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；其特征在于，N-外延的厚度为1～10微米。
4.如权利要求1所述的增加驱动电流能力绝缘栅双极型晶体管结构；其特征在于，硅衬底N--层的体浓度为1013/cm3。
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