JP2022522764A - Ｉｇｂｔパワーデバイス - Google Patents

Ｉｇｂｔパワーデバイス Download PDF

Info

Publication number
JP2022522764A
JP2022522764A JP2021551599A JP2021551599A JP2022522764A JP 2022522764 A JP2022522764 A JP 2022522764A JP 2021551599 A JP2021551599 A JP 2021551599A JP 2021551599 A JP2021551599 A JP 2021551599A JP 2022522764 A JP2022522764 A JP 2022522764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
floating gate
region
gate
power device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021551599A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7177552B2 (ja
Inventor
▲軼▼ ▲ごーん▼
磊 ▲劉▼
▲偉▼ ▲劉▼
▲願▼林 袁
▲シン▼ 王
Original Assignee
蘇州東微半導体股▲ふん▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 蘇州東微半導体股▲ふん▼有限公司 filed Critical 蘇州東微半導体股▲ふん▼有限公司
Publication of JP2022522764A publication Critical patent/JP2022522764A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7177552B2 publication Critical patent/JP7177552B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0664—Vertical bipolar transistor in combination with diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41741—Source or drain electrodes for field effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/42376—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7398—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with both emitter and collector contacts in the same substrate side
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7889—Vertical transistors, i.e. transistors having source and drain not in the same horizontal plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本発明実施例に係るＩＧＢＴパワーデバイスは、２つのｐ型ボディ領域、及び２つの前記ｐ型ボディ領域の間のｎ型ドリフト領域、の上に位置するゲート誘電体層と、前記ゲート誘電体層の上に位置するｎ型フローティングゲートと、横方向に前記ｎ型フローティングゲートの両側の側壁を覆い、前記ゲート誘電体層及び前記ｎ型フローティングゲートの上に位置するゲートと、前記ゲート及び前記ｎ型フローティングゲートの間に介在する絶縁誘電体層と、前記ゲート誘電体層に位置する第１の開口と、前記ゲート誘電体層に位置する第２の開口とを含み、前記ｎ型フローティングゲートは前記第１の開口によって１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、前記ｎ型フローティングゲートは前記第２の開口によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する。本願は、ＩＧＢＴパワーデバイスの逆回復速度を向上させることができる。

Description

本開示は２０１９年１１月２７日に中国国家知識産権局に出願され、出願番号は２０１９１１１８３４２１．１の中国特許出願の優先権を主張し、上述の出願の全ての内容は引用により本願に援用される。
本願はＩＧＢＴパワーデバイスの技術分野に属し、例えば逆回復速度が速いＩＧＢＴパワーデバイスに関する。
関連技術に係るＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）パワーデバイスの断面構造模式図は、図１に示すように、底部に間隔をあけて設けられたｐ型コレクタ領域３１及びｎ型コレクタ領域３と、ｐ型コレクタ領域３１及びｎ型コレクタ領域３をコレクタ電圧に接続するコレクタ金属コンタクト層７０と、ｐ型コレクタ領域３１及びｎ型コレクタ領域３の上に位置するｎ型フィールドストップ領域３２と、ｎ型フィールドストップ領域３２の上に位置するｎ型ドリフト領域３０と、ｎ型ドリフト領域３０の頂部に位置する少なくとも２つのｐ型ボディ領域３３と、各ｐ型ボディ領域３３内には設けられたｎ型エミッタ領域３４と、ｎ型エミッタ領域３４及びｐ型ボディ領域３３をエミッタ電圧に接続するエミッタ金属コンタクト層４７と、ｐ型ボディ領域３４のコンタクト抵抗を低減するために用いられるｐ型ボディ領域コンタクト領域３８と、ＩＧＢＴパワーデバイスの電流チャネルのオン及びオフを制御するために用いられるゲート誘電体層３５及びゲート３６と、ゲート３６及びエミッタ金属コンタクト層４７が絶縁されるようにし、層間絶縁誘電体層である絶縁誘電体層５０とを含む。
関連技術に係るＩＧＢＴパワーデバイスがオフされる時に、逆方向電流はエミッタからＩＧＢＴパワーデバイスに寄生されたボディダイオードを介してコレクタに流れ、この時にボディダイオードの電流はマイノリティキャリアが注入される現象が存在し、これらのマイノリティキャリアはＩＧＢＴパワーデバイスが再びオンになった時に逆回復を行い、大きな逆回復電流をもたらし、逆回復時間が長い。
本願は、関連技術におけるＩＧＢＴパワーデバイスが、マイノリティキャリア注入問題によって逆回復時間が長いという技術的問題を解決するために、逆回復速度が速いＩＧＢＴパワーデバイスを提供する。
本発明実施例に係るＩＧＢＴパワーデバイスは、ｎ型コレクタ領域及びｐ型コレクタ領域と、前記ｎ型コレクタ領域及び前記ｐ型コレクタ領域の上に位置するｎ型ドリフト領域と、前記ｎ型ドリフト領域に隔離され、前記ｎ型ドリフト領域の頂部に位置する少なくとも２つのｐ型ボディ領域と、各前記ｐ型ボディ領域内に位置するｎ型エミッタ領域と、
２つの前記ｐ型ボディ領域、及び２つの前記ｐ型ボディ領域の間のｎ型ドリフト領域、の上に位置するゲート誘電体層と、前記ゲート誘電体層の上に位置するｎ型フローティングゲートと、横方向に前記ｎ型フローティングゲートの両側の側壁を覆い、前記ゲート誘電体層及び前記ｎ型フローティングゲートの上に位置するゲートと、前記ゲート及び前記ｎ型フローティングゲートの間に介在する絶縁誘電体層と、
前記ゲート誘電体層に位置する第１の開口と、前記ゲート誘電体層に位置する第２の開口とを含み、
前記ｎ型フローティングゲートは前記第１の開口によって１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、前記ｎ型フローティングゲートは前記第２の開口によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する。
好ましくは、前記ｎ型フローティングゲートは前記ゲート誘電体層の上に絶縁層によって第１のｎ型フローティングゲート及び第２のｎ型フローティングゲートに仕切られ、前記第１のｎ型フローティングゲートは前記第１の開口によって１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、前記第２のｎ型フローティングゲートは前記第２の開口によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する。
好ましくは、前記ｎ型コレクタ領域及び前記ｐ型コレクタ領域の上に位置するｎ型フィールドストップ領域をさらに含み、前記ｎ型フィールドストップ領域は前記ｎ型ドリフト領域の下方に位置する。
好ましくは、前記第１の開口は前記ｎ型フローティングゲートの下方に位置して前記ｎ型ドリフト領域に近接するように設置される。
好ましくは、前記第２の開口は前記ｎ型フローティングゲートの下方に位置して前記ｎ型ドリフト領域に近接するように設置される。
本発明実施例に係るＩＧＢＴパワーデバイスは、順方向遮断状態及び順方向にオンされる時に高閾値電圧を有し、逆方向にオンされる時に低閾値電圧を有することにより、ＩＧＢＴパワーデバイスが低ゲート電圧（又は０Ｖ電圧）でオンになり、これによりＩＧＢＴパワーデバイスの電流チャネルを流れる逆方向電流を増加させ、ＩＧＢＴパワーデバイスに寄生されたボディダイオードに流れる電流を減少させ、ＩＧＢＴパワーデバイスの逆回復速度を向上させることができる。
以下実施例を説明するために必要な図面を簡単に紹介する。
関連技術のＩＧＢＴパワーデバイスの断面構造模式図である。 本願に係るＩＧＢＴパワーデバイスの１番目の実施例の断面構造模式図である。 本願に係るＩＧＢＴパワーデバイスの２番目の実施例の断面構造模式図である。
以下本発明実施例における図面を参照し、具体的な実施形態によって、本願の技術案を完全に説明する。同時に、明細書の図面に列挙された模式図は、本願記載の前記層及び領域のサイズを拡大したものであり、列挙された図形の大きさは実際の寸法を表すものではない。明細書に列挙された実施例は明細書の図面に示された領域の特定の形状に限定されるものではなく、得られた形状、例えば製造によるずれ等を含む。
図２は本願に係るＩＧＢＴパワーデバイスの１番目の実施例の断面構造模式図であり、図２に示すように、本発明実施例に係るＩＧＢＴパワーデバイスは、ｎ型コレクタ領域２０及びｐ型コレクタ領域１０と、ｎ型コレクタ領域２０及びｐ型コレクタ領域１０の上に位置するｎ型フィールドストップ領域２９と、ｎ型フィールドストップ領域２９の上に位置するｎ型ドリフト領域２１と、図２に２つのみを例示的に示され、ｎ型ドリフト領域２１の頂部に位置する少なくとも２つのｐ型ボディ領域２２と、各ｐ型ボディ領域２２内に位置するｎ型エミッタ領域２３と、
２つのｐ型ボディ領域２２、及び２つのｐ型ボディ領域２２の間のｎ型ドリフト領域２１、の上に位置するゲート誘電体層２４と、ゲート誘電体層２４の上に位置するｎ型フローティングゲート２５と、ゲート誘電体層２４及びｎ型フローティングゲート２５の上に位置し、横方向にｎ型フローティングゲート２５の両側の側壁を覆うことにより、ＩＧＢＴパワーデバイスの電流チャネルのオン及びオフをｎ型フローティングゲート２５と一緒に制御するゲート２６と、容量結合によってｎ型フローティングゲート２５に作用するゲート２６、及びｎ型フローティングゲート２５の間に介在し、一般的に二酸化ケイ素である絶縁誘電体層２７と、
ゲート誘電体層２４に位置する第１の開口１と、ゲート誘電体層２４に位置する第２の開口２とを含み、
ｎ型フローティングゲート２５は第１の開口１によって１つのｐ型ボディ領域２２に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、ｎ型フローティングゲート２５は第２の開口２によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域２２に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する。
本発明実施例のＩＧＢＴパワーデバイスは、順方向遮断状態の時に、ｎ型コレクタ領域２０とｐ型コレクタ領域１０に高電圧が印加され、ｎ型フローティングゲート２５及びｐ型ボディ領域２２によって形成されたｐｎ接合ダイオードが順方向にバイアスされ、ｎ型フローティングゲート２５に正電荷が充填されることで、ｎ型フローティングゲート２５の下の電流チャネルの閾値電圧Ｖｈｔ１が低減される。ｎ型フローティングゲート２５の電圧は、ゲート誘電体層２４に位置する第１の開口１及び第２の開口２の位置に関連し、好ましくは、第１の開口１はｎ型フローティングゲート２５の下方に位置してｎ型ドリフト領域２１に近接するように設置され、同時に、第２の開口２はｎ型フローティングゲート２５の下方に位置してｎ型ドリフト領域２１に近接して設置され、つまり、第１の開口１は上述の１つのｐ型ボディ領域２２及びｎ型ドリフト領域２１（２つのｐ型ボディ領域２２の間のｎ型ドリフト領域２１）の間に位置するゲート誘電体層２４に形成され、かつ第１の開口１は当該部分のｎ型ドリフト領域２１により近接して設置され、同時に、第２の開口２は上述の他の１つのｐ型ボディ領域２２及びｎ型ドリフト領域２１（２つのｐ型ボディ領域２２の間のｎ型ドリフト領域２１）の間に位置するゲート誘電体層２４に形成され、かつ第２の開口２は当該部分のｎ型ドリフト領域２１により近接して設置される。これにより、ｎ型フローティングゲート２５はより容易に正電荷が充填され、ｎ型フローティングゲート２５の電圧を向上させ、ｎ型フローティングゲート２５の下の電流チャネルの閾値電圧Ｖｈｔ１を低下させることができる。
本発明実施例のＩＧＢＴパワーデバイスは順方向遮断状態及び順方向オン状態にある時に、コレクタ－エミッタ電圧Ｖｃｅが０Ｖより大きく、ｎ型フローティングゲート２５の下の電流チャネルの閾値電圧Ｖｈｔ１がＩＧＢＴパワーデバイス全体の閾値電圧Ｖｔｈに与える影響が低く、ＩＧＢＴパワーデバイスは依然として高閾値電圧Ｖｔｈを有する。本発明実施例に係るＩＧＢＴパワーデバイスがオフされる時に、ソースドレイン電圧Ｖｅｃが０Ｖより大きい場合、ｎ型フローティングゲート２５の下の電流チャネルの閾値電圧Ｖｈｔ１がＩＧＢＴパワーデバイス全体の閾値電圧Ｖｔｈに与える影響が非常に大きく、ＩＧＢＴパワーデバイスに低閾値電圧Ｖｔｈを有させることで、ＩＧＢＴの電流チャネルが低ゲート電圧（又は０Ｖ電圧）でオンになり、これによりＩＧＢＴパワーデバイスの電流チャネルを流れる電流を増加させ、ＩＧＢＴパワーデバイスに寄生されたボディダイオードに流れる電流を減少させ、ＩＧＢＴパワーデバイスの逆回復速度を向上させることができる。
図３は本願に係るＩＧＢＴパワーデバイスの２番目の実施例の断面構造模式図であり、当該実施例のＩＧＢＴパワーデバイスが図２に示されたＩＧＢＴパワーデバイスの構造と異なるのは、当該実施例においては、ゲート誘電体層２４の上に位置するｎ型フローティングゲートは絶縁層２５０によって第１のｎ型フローティングゲート２５１及び第２のｎ型フローティングゲート２５２に仕切られ、第１のｎ型フローティングゲート２５１は第１の開口１によって１つのｐ型ボディ領域２２に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、第２のｎ型フローティングゲート２５２は第２の開口２によって他の１つのｐ型ボディ領域２２に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する。ｎ型フローティングゲートを２つのｎ型フローティングゲートの構造に仕切ることで、ｎ型フローティングゲートに正電荷が充填された後、ｎ型フローティングゲートの電圧をより高くすることができ、これによりＩＧＢＴパワーデバイスが逆方向に導通する時に、ＩＧＢＴパワーデバイスの電流チャネルがより容易にオンにされる。

Claims (5)

  1. ｎ型コレクタ領域及びｐ型コレクタ領域と、前記ｎ型コレクタ領域及び前記ｐ型コレクタ領域の上に位置するｎ型ドリフト領域と、前記ｎ型ドリフト領域に隔離され、前記ｎ型ドリフト領域の頂部に位置する少なくとも２つのｐ型ボディ領域と、各前記ｐ型ボディ領域内に位置するｎ型エミッタ領域と、
    ２つの前記ｐ型ボディ領域、及び２つの前記ｐ型ボディ領域の間のｎ型ドリフト領域、の上に位置するゲート誘電体層と、前記ゲート誘電体層の上に位置するｎ型フローティングゲートと、横方向に前記ｎ型フローティングゲートの両側の側壁を覆い、前記ゲート誘電体層及び前記ｎ型フローティングゲートの上に位置するゲートと、前記ゲート及び前記ｎ型フローティングゲートの間に介在する絶縁誘電体層と、
    前記ゲート誘電体層に位置する第１の開口と、前記ゲート誘電体層に位置する第２の開口とを含み、
    前記ｎ型フローティングゲートは前記第１の開口によって１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、前記ｎ型フローティングゲートは前記第２の開口によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する、
    ＩＧＢＴパワーデバイス。
  2. 前記ｎ型フローティングゲートは前記ゲート誘電体層の上に絶縁層によって第１のｎ型フローティングゲート及び第２のｎ型フローティングゲートに仕切られ、前記第１のｎ型フローティングゲートは前記第１の開口によって１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成し、前記第２のｎ型フローティングゲートは前記第２の開口によって他の１つの前記ｐ型ボディ領域に接触してｐｎ接合ダイオードを形成する、
    請求項１に記載のＩＧＢＴパワーデバイス。
  3. 前記ＩＧＢＴパワーデバイスは、前記ｎ型コレクタ領域及び前記ｐ型コレクタ領域の上に位置するｎ型フィールドストップ領域をさらに含み、前記ｎ型フィールドストップ領域は前記ｎ型ドリフト領域の下方に位置する、
    請求項１に記載のＩＧＢＴパワーデバイス。
  4. 前記第１の開口は前記ｎ型フローティングゲートの下方に位置して前記ｎ型ドリフト領域に近接するように設置される、
    請求項１に記載のＩＧＢＴパワーデバイス。
  5. 前記第２の開口は前記ｎ型フローティングゲートの下方に位置して前記ｎ型ドリフト領域に近接するように設置される、
    請求項１に記載のＩＧＢＴパワーデバイス。
JP2021551599A 2019-11-27 2019-12-06 Ｉｇｂｔパワーデバイス Active JP7177552B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911183421.1 2019-11-27
CN201911183421.1A CN112864234B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 Igbt功率器件
PCT/CN2019/123759 WO2021103113A1 (zh) 2019-11-27 2019-12-06 Igbt功率器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022522764A true JP2022522764A (ja) 2022-04-20
JP7177552B2 JP7177552B2 (ja) 2022-11-24

Family

ID=75985761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021551599A Active JP7177552B2 (ja) 2019-11-27 2019-12-06 Ｉｇｂｔパワーデバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11721749B2 (ja)
JP (1) JP7177552B2 (ja)
CN (1) CN112864234B (ja)
WO (1) WO2021103113A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189586A1 (en) * 2002-08-13 2005-09-01 Blanchard Richard A. DMOS device with a programmable threshold voltage
JP2005536048A (ja) * 2002-08-13 2005-11-24 ジェネラル・セミコンダクター・インコーポレーテッド プログラム可能なしきい値電圧を有するｄｍｏｓ装置
CN104465381A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 苏州东微半导体有限公司 一种平面沟道的半浮栅器件的制造方法
CN104882447A (zh) * 2015-05-27 2015-09-02 上海集成电路研发中心有限公司 一种漏区嵌入反型层的半浮栅器件及制造方法
WO2019085850A1 (zh) * 2017-11-01 2019-05-09 苏州东微半导体有限公司 Igbt功率器件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4277381B2 (ja) * 1999-09-21 2009-06-10 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置及びその製造方法
US7986005B2 (en) * 2007-07-27 2011-07-26 Infineon Technologies Austria Ag Short circuit limiting in power semiconductor devices
US8629509B2 (en) * 2009-06-02 2014-01-14 Cree, Inc. High voltage insulated gate bipolar transistors with minority carrier diverter
US20120019284A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Infineon Technologies Austria Ag Normally-Off Field Effect Transistor, a Manufacturing Method Therefor and a Method for Programming a Power Field Effect Transistor
JP2012099630A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Panasonic Corp 半導体装置および電力変換器
US20130341673A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-26 Infineon Technologies Ag Reverse Conducting IGBT
US9431525B2 (en) 2014-06-12 2016-08-30 Cree, Inc. IGBT with bidirectional conduction
US10483389B2 (en) * 2014-07-02 2019-11-19 Hestia Power Inc. Silicon carbide semiconductor device
US10692995B2 (en) * 2016-06-29 2020-06-23 Ka Kit WONG Insulated-gate bipolar transistor structure and method for manufacturing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189586A1 (en) * 2002-08-13 2005-09-01 Blanchard Richard A. DMOS device with a programmable threshold voltage
JP2005536048A (ja) * 2002-08-13 2005-11-24 ジェネラル・セミコンダクター・インコーポレーテッド プログラム可能なしきい値電圧を有するｄｍｏｓ装置
CN104465381A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 苏州东微半导体有限公司 一种平面沟道的半浮栅器件的制造方法
CN104882447A (zh) * 2015-05-27 2015-09-02 上海集成电路研发中心有限公司 一种漏区嵌入反型层的半浮栅器件及制造方法
WO2019085850A1 (zh) * 2017-11-01 2019-05-09 苏州东微半导体有限公司 Igbt功率器件
JP2020532109A (ja) * 2017-11-01 2020-11-05 蘇州東微半導体有限公司 Ｉｇｂｔパワーデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US20220285535A1 (en) 2022-09-08
WO2021103113A1 (zh) 2021-06-03
JP7177552B2 (ja) 2022-11-24
US11721749B2 (en) 2023-08-08
CN112864234A (zh) 2021-05-28
CN112864234B (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6732359B2 (ja) トレンチ型パワートランジスタ
JP6947915B2 (ja) Ｉｇｂｔパワーデバイス
JP6995187B2 (ja) パワーｍｏｓｆｅｔデバイス
JP2022522764A (ja) Ｉｇｂｔパワーデバイス
JP7173644B2 (ja) 半導体パワーデバイス
WO2021102756A1 (zh) Igbt器件
JP7162383B2 (ja) Ｉｇｂｔデバイス
JP7177551B2 (ja) 半導体スーパジャンクションパワーデバイス
JP7173645B2 (ja) 半導体スーパジャンクションパワーデバイス
CN115966590A (zh) 半导体功率器件
KR20220019765A (ko) 초접합 전력 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220915

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221018

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7177552

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150