本技術(shù)屬于集成電路，特別是涉及一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件。

背景技術(shù)：

1、相比傳統(tǒng)的硅基igbt(insulated?gate?bipolar?transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件，sj-igbt(sj：super?junction,超結(jié))器件在漂移區(qū)中引入周期性交替排列的n柱和p柱，利用n柱和p柱的橫向耗盡來改善電場分布，從而在相同的漂移區(qū)長度下具備更高的耐壓以及更高的電流密度。sj-igbt器件的關(guān)斷速度主要取決于關(guān)斷時的少子抽取速度。

2、請參閱圖1，現(xiàn)有的sj-igbt器件中，p柱通常位于p_base(p型基區(qū))的正下方，并與p_base相連，利用n、p柱的橫向耗盡來改善電場分布。這樣可以在相同的漂移區(qū)長度下具備更高的耐壓以及更高的電流密度(實質(zhì)是較濃的sj-nepi區(qū)域產(chǎn)生cs層作用)，由于p柱對空穴的抽取，關(guān)斷速度較快。但是，由于p柱區(qū)提供了直接連接p_base的空穴抽取通道，影響了正向?qū)ㄏ聜鹘y(tǒng)sj-igbt的電導(dǎo)調(diào)制水平，使sj-igbt器件表現(xiàn)出較大的vcesat(飽和壓降)。

3、請參閱圖2，在現(xiàn)有的sj-igbt器件中，也有使p柱懸空不與p_base相連的結(jié)構(gòu)；此時，p柱可以不位于p_base的正下方，當(dāng)然，p柱也可以位于p_base的正下方但不與p_base連接。采用這種結(jié)構(gòu)，由于p柱不再對空穴進行抽取，漂移區(qū)注入載流子增加，vcesat降低。但是，由于空穴只能從p-base抽取，抽取效率降低；且由于sj-igbt結(jié)構(gòu)的外延層具有較高的n摻雜濃度，會進一步阻擋空穴抽取，導(dǎo)致sj-igbt器件的關(guān)斷時間延長，開關(guān)損耗增加。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件。

2、為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，包括外延層，所述外延層中周期性排布有p柱和n柱，所述n柱的上方設(shè)置有p型基區(qū)，所述p柱包括第一p柱和第二p柱，所述第一p柱的上端通過淺p阱與p型基區(qū)連接，所述淺p阱的上方設(shè)置有第一柵電極，所述第一柵電極與外延層之間設(shè)置有第一柵氧層。

4、進一步的，所述外延層的下方設(shè)置有p+集電極區(qū)，所述外延層上設(shè)置有介質(zhì)層，所述第一柵電極位于第一柵氧層和介質(zhì)層之間；所述p型基區(qū)的上方設(shè)置有發(fā)射區(qū)。

5、進一步的，所述外延層包括n型緩沖區(qū)、位于n型緩沖區(qū)上方的n-漂移區(qū)以及位于n-漂移區(qū)上方的n+阻擋區(qū)，所述p型基區(qū)設(shè)置在n+阻擋區(qū)上部。

6、進一步的，所述p柱設(shè)置在n+阻擋區(qū)，且所述p柱向下伸入n-漂移區(qū)中；所述p柱周圍的n-漂移區(qū)和n+阻擋區(qū)形成n柱，從而形成p柱與n柱周期性交替設(shè)置的結(jié)構(gòu)。

7、進一步的，所述n+阻擋區(qū)開設(shè)有溝槽，所述溝槽中設(shè)置有第二柵電極，所述第一柵電極延伸至溝槽的正上方并與第二柵電極連接；所述溝槽的槽壁和第二柵電極之間設(shè)置有第二柵氧層。

8、進一步的，所述p型基區(qū)包括以矩形陣列的形式排布的第一p型基區(qū)，所述第一p柱位于同一列的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間，所述第二p柱位于同一行的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間；同一列的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間通過淺p阱連接，所述淺p阱的下端與第一p柱連接。

9、進一步的，在相鄰兩列所述第一p型基區(qū)之間平行設(shè)置有兩個溝槽，兩個所述溝槽分別位于第二p柱與兩側(cè)的第一p型基區(qū)之間。

10、進一步的，所述p型基區(qū)還包括設(shè)置在第一p型基區(qū)限定的矩形中部的第二p型基區(qū)。

11、進一步的，所述發(fā)射區(qū)包括設(shè)置在第一p型基區(qū)上方的第一發(fā)射區(qū)和設(shè)置在第二p型基區(qū)上方的第二發(fā)射區(qū)。

12、進一步的，所述第一發(fā)射區(qū)包括遠(yuǎn)離溝槽設(shè)置的p+接觸區(qū)以及設(shè)置在所述p+接觸區(qū)和溝槽之間的n+發(fā)射區(qū)。

13、本實用新型中，將p型基區(qū)設(shè)置在n柱的上方，使p柱與p型基區(qū)不直接連通，然后設(shè)置淺p阱形成連接第一p柱與第一p型基區(qū)的空穴抽取通道，并在淺p阱的上方設(shè)置第一柵電極對空穴抽取通道的通斷進行控制。在sj-igbt器件開啟時通過第一柵電極的柵壓使淺p阱耗盡，阻斷第一p柱對空穴的抽取，并抑制空穴流向第一p柱頂端，增加n-漂移區(qū)的載流子注入濃度，提高器件電流密度，降低器件導(dǎo)通損耗。在sj-igbt器件斷開時淺p阱會恢復(fù)，從而使空穴抽取通道打開，通過第一p柱對空穴的抽取加快sj-igbt器件的關(guān)斷速度。從而即可以加快sj-igbt器件的關(guān)斷速度，又不會在sj-igbt器件開啟時增加其飽和壓降。

技術(shù)特征：

1.一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：包括外延層，所述外延層中周期性排布有p柱和n柱，所述n柱的上方設(shè)置有p型基區(qū)，所述p柱包括第一p柱和第二p柱，所述第一p柱的上端通過淺p阱與p型基區(qū)連接，所述淺p阱的上方設(shè)置有第一柵電極，所述第一柵電極與外延層之間設(shè)置有第一柵氧層。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述外延層的下方設(shè)置有p+集電極區(qū)，所述外延層上設(shè)置有介質(zhì)層，所述第一柵電極位于第一柵氧層和介質(zhì)層之間；所述p型基區(qū)的上方設(shè)置有發(fā)射區(qū)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述外延層包括n型緩沖區(qū)、位于n型緩沖區(qū)上方的n-漂移區(qū)以及位于n-漂移區(qū)上方的n+阻擋區(qū)，所述p型基區(qū)設(shè)置在n+阻擋區(qū)上部。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述p柱設(shè)置在n+阻擋區(qū)，且所述p柱向下伸入n-漂移區(qū)中；所述p柱周圍的n-漂移區(qū)和n+阻擋區(qū)形成n柱，從而形成p柱與n柱周期性交替設(shè)置的結(jié)構(gòu)。

5.如權(quán)利要求3所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述n+阻擋區(qū)開設(shè)有溝槽，所述溝槽中設(shè)置有第二柵電極，所述第一柵電極延伸至溝槽的正上方并與第二柵電極連接；所述溝槽的槽壁和第二柵電極之間設(shè)置有第二柵氧層。

6.如權(quán)利要求2所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述p型基區(qū)包括以矩形陣列的形式排布的第一p型基區(qū)，所述第一p柱位于同一列的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間，所述第二p柱位于同一行的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間；同一列的相鄰兩個所述第一p型基區(qū)之間通過淺p阱連接，所述淺p阱的下端與第一p柱連接。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：在相鄰兩列所述第一p型基區(qū)之間平行設(shè)置有兩個溝槽，兩個所述溝槽分別位于第二p柱與兩側(cè)的第一p型基區(qū)之間。

8.如權(quán)利要求6所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述p型基區(qū)還包括設(shè)置在第一p型基區(qū)限定的矩形中部的第二p型基區(qū)。

9.如權(quán)利要求8所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述發(fā)射區(qū)包括設(shè)置在第一p型基區(qū)上方的第一發(fā)射區(qū)和設(shè)置在第二p型基區(qū)上方的第二發(fā)射區(qū)。

10.如權(quán)利要求9所述的一種基于溝道耗盡淺p阱的快關(guān)斷sj-igbt器件，其特征在于：所述第一發(fā)射區(qū)包括遠(yuǎn)離溝槽設(shè)置的p+接觸區(qū)以及設(shè)置在所述p+接觸區(qū)和溝槽之間的n+發(fā)射區(qū)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于溝道耗盡淺P阱的快關(guān)斷SJ?I?GBT器件，包括外延層，所述外延層中周期性排布有P柱和N柱，所述N柱的上方設(shè)置有P型基區(qū)，所述P柱包括第一P柱和第二P柱，所述第一P柱的上端通過淺P阱與P型基區(qū)連接，所述淺P阱的上方設(shè)置有第一柵電極。本技術(shù)中，在SJ?I?GBT器件開啟時通過第一柵電極的柵壓使淺P阱耗盡，阻斷第一P柱對空穴的抽取，并抑制空穴流向第一P柱頂端，增加N?漂移區(qū)的載流子注入濃度，提高器件電流密度，降低器件導(dǎo)通損耗；在SJ?I?GBT器件斷開時淺P阱會恢復(fù)，從而使空穴抽取通道打開，通過第一P柱對空穴的抽取加快SJ?I?GBT器件的關(guān)斷速度；結(jié)構(gòu)簡單，實用性強。

技術(shù)研發(fā)人員：劉浩文
受保護的技術(shù)使用者：重慶萬國半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240311
技術(shù)公布日：2024/11/14