本申請涉及半導體，具體而言涉及一種igbt結構及半導體器件。

背景技術：

1、igbt(insulated?gate?bipolar?transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是一種在功率mosfet(metal?oxide?semiconductor?field?effect?transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)基礎上開發(fā)的mos-雙極型復合晶體管，具有功率雙極型晶體管和功率mosfet的共同優(yōu)點，在導通壓降以及開關上具有不同的優(yōu)勢，因而成為電源、驅動、控制電路中的核心器件。

2、為了滿足不同的應用場景，igbt既需要在導通以及開關上實現(xiàn)較好的平衡及舍取，還應盡可能地實現(xiàn)較低的導通損耗，以提高功率轉換效率。

3、現(xiàn)有的igbt結構，漂移區(qū)載流子流通路徑通常較為單一，存在導通損耗較大的問題。

4、因此需要進行改進，以至少部分地解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少部分地解決上述問題。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種igbt結構，該igbt結構具有較低的導通損耗。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有該igbt結構半導體器件。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的igbt結構包括：

3、基體，所述基體具有第一主面及與第一主面相反側的第二主面，所述第一主面和所述第二主面在豎直方向上間隔設置；

4、漂移區(qū)，所述漂移區(qū)設于所述第一主面和所述第二主面之間；

5、第一導電類型的集電區(qū)，所述集電區(qū)設于所述漂移區(qū)朝向所述第一主面的一側，所述集電區(qū)遠離所述漂移區(qū)的一側構成所述第一主面的至少部分；

6、有源柵，所述有源柵自所述第二主面向所述第一主面延伸至所述漂移區(qū)中；

7、第一導電類型的體區(qū)，所述體區(qū)設于所述漂移區(qū)朝向所述第二主面的一側，且位于所述有源柵在水平方向上的兩側；

8、第二導電類型的第一發(fā)射區(qū)，所述第一發(fā)射區(qū)設于所述體區(qū)朝向所述第二主面的一側，所述第一發(fā)射區(qū)遠離所述體區(qū)的一側構成部分所述第二主面；

9、虛擬柵，所述虛擬柵自所述第二主面向所述第一主面延伸至所述漂移區(qū)中；

10、其中，所述漂移區(qū)包括第一導電類型的第一柱區(qū)和第二導電類型的第二柱區(qū)，所述第一柱區(qū)和所述第二柱區(qū)在水平方向上交替設置；

11、所述有源柵朝向所述第一主面的一端延伸至所述第二柱區(qū)中，所述虛擬柵朝向所述第一主面的一端延伸至所述第一柱區(qū)中。

12、可選地，所述igbt結構還包括第一導電類型的第二發(fā)射區(qū)，所述第二發(fā)射區(qū)設于所述第一發(fā)射區(qū)，所述第二發(fā)射區(qū)遠離所述第一主面的一側構成所述第二主面的至少部分。

13、可選地，所述igbt結構還包括：

14、絕緣層，所述絕緣層設于所述第二主面，所述絕緣層對應所述第二發(fā)射區(qū)的部分設置有接觸孔；

15、發(fā)射極金屬，所述發(fā)射極金屬設于所述絕緣層遠離所述第二主面的一側，且設于所述接觸孔中，所述發(fā)射極金屬與所述第二發(fā)射區(qū)接觸；

16、集電極金屬，所述集電極金屬設于所述第一主面。

17、可選地，所述虛擬柵包括自所述第二主面向所述第一主面延伸至所述第一柱區(qū)中的第一柵極溝槽、位于所述第一柵極溝槽內表面的第一柵介質層和位于所述第一柵介質層遠離所述第一柵極溝槽內表面一側的第一多晶硅柵；

18、所述第一多晶硅柵與所述發(fā)射極金屬接觸。

19、可選地，所述虛擬柵包括自所述第二主面向所述第一主面延伸至所述第一柱區(qū)中的第一柵極溝槽、位于所述第一柵極溝槽內表面的第一柵介質層和位于所述第一柵介質層遠離所述第一柵極溝槽內表面一側的第一多晶硅柵；

20、所述第一多晶硅柵為浮空柵極。

21、可選地，所述igbt結構還包括第二導電類型的摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)位于所述虛擬柵在水平方向上的兩側，且與所述第一發(fā)射區(qū)接觸，所述摻雜區(qū)遠離所述第一主面的一側構成所述第二主面的至少部分。

22、可選地，所述igbt結構還包括第二導電類型的場截止區(qū)，所述場截止區(qū)設于所述集電區(qū)和所述漂移區(qū)之間。

23、可選地，所述有源柵包括自所述第二主面向所述第一主面延伸至所述第二柱區(qū)中的第二柵極溝槽、位于所述第二柵極溝槽內表面的第二柵介質層和位于所述第二柵介質層遠離所述第二柵極溝槽內表面一側的第二多晶硅柵。

24、可選地，所述第一導電類型為p型；

25、所述第二導電類型為n型。

26、根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件包括如上所述的igbt結構。

27、根據(jù)本發(fā)明的igbt結構及半導體器件，漂移區(qū)包括在水平方向上交替設置的第一導電類型的第一柱區(qū)和第二導電類型的第二柱區(qū)，第一柱區(qū)和第二柱區(qū)的設置可以實現(xiàn)載流子流通路徑的增加，提高非平衡載流子注入效率，降低漂移區(qū)的導通壓降，且虛擬柵的設置可以使第一柱區(qū)內載流子存儲效應增強，進一步降低第一柱區(qū)內的導通壓降，進而，可以顯著降低導通損耗。

技術特征：

1.一種igbt結構，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的igbt結構，其特征在于，

3.根據(jù)權利要求2所述的igbt結構，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求3所述的igbt結構，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求1所述的igbt結構，其特征在于，

6.根據(jù)權利要求1所述的igbt結構，其特征在于，

7.根據(jù)權利要求1所述的igbt結構，其特征在于，

8.根據(jù)權利要求1所述的igbt結構，其特征在于，

9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的igbt結構，其特征在于，

10.一種半導體器件，其特征在于，包括權利要求1-9中任一項所述的igbt結構。

技術總結
本申請公開了一種IGBT結構及半導體器件，IGBT結構包括：基體，漂移、第一導電類型的集電區(qū)、有源柵、第一導電類型的體區(qū)、第二導電類型的第一發(fā)射區(qū)和虛擬柵，所述虛擬柵自所述基體的第二主面向所述基體的第一主面延伸至所述漂移區(qū)中；其中，所述漂移區(qū)包括第一導電類型的第一柱區(qū)和第二導電類型的第二柱區(qū)，所述第一柱區(qū)和所述第二柱區(qū)在水平方向上交替設置；所述有源柵朝向所述第一主面的一端延伸至所述第二柱區(qū)中，所述虛擬柵朝向所述第一主面的一端延伸至所述第一柱區(qū)中。根據(jù)本申請的IGBT結構及半導體器件，可以顯著降低導通損耗。

技術研發(fā)人員：史世平,鄒蘋,吳曉婧,吳水銀
受保護的技術使用者：海信家電集團股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9