【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绝缘栅开关元件以及该绝缘栅开关元件的控制方法。
技术介绍
公开号为2011-187853的日本专利申请(JP 2011-187853A)公开了一种金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。当阈值电压或更高的电压施加于该MOSFET的栅电极,在基区形成沟道。因此,载流子通过该沟道从源极区流向漏极区。于是,该MOSFET导通。当施加到栅电极的电压降低到低于阈值时,该沟道消失,并且载流子的流动停止。于是,该MOSFET关断。
技术实现思路
为降低导通电阻或类似的目的,MOSFET的源极区和漏极区之间的距离被减小。即,当MOSFET导通时,形成沟道的区域的长度(以下,有时被称为沟道长度)被减小。当该沟道长度进一步减小时,由于受到形成在漏极区和基区的交界面处的耗尽层的影响,MOSFET的栅极阈值降低。这种现象通常称为短沟道效应。由于短沟道效应的发生,很难将MOSFET的沟道长度减小到预定的长度或更短的长度。同样地,即使在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中,由于短沟道效应,很难将沟道长度(即,发射极区与漂移区之间的距离)减小到预定的长度或更短的长度。如上所述,根据相关的技术,在绝缘栅开关元件中,由于短沟道效应的发生,难以在保持较高栅极阈值的同时降低导通电阻。本专利技术提供了一种允许绝缘栅开关元件实现较高栅极阈值和较低导通电阻之间的兼容性的技术。根据本专利技术的一个方案,绝缘栅开关元件包括:包括第一表面和在所述第一表面的对侧的第二表面的半导体衬底;布置在该表面上的栅极绝缘膜;以及布置在所述栅极绝缘膜上的栅电极。所述半导体衬底包括:第一导电型的第一半导体区, ...
【技术保护点】
一种绝缘栅开关元件,其特征在于,包括:半导体衬底,其包括第一表面和在所述第一表面的对侧的第二表面;布置在所述第一表面上的栅极绝缘膜;以及布置在所述栅极绝缘膜上的栅电极,其中所述半导体衬底包括第一导电型的第一半导体区,其暴露于所述第一表面,第二导电型的主基区,其在与所述第一半导体区相邻的位置暴露于所述第一表面,第二导电型的表面层基区,其在与所述主基区相邻的位置暴露于所述第一表面,并且其厚度比所述主基区的厚度小,以及第一导电型的第二半导体区,其在所述第二表面侧与所述表面层基区相接触并与所述第一半导体区分离,并且所述栅电极布置为跨于所述第一半导体区的上部、所述主基区的上部和所述表面层基区的上部。
【技术特征摘要】
2015.04.22 JP 2015-0877491.一种绝缘栅开关元件,其特征在于,包括:半导体衬底,其包括第一表面和在所述第一表面的对侧的第二表面;布置在所述第一表面上的栅极绝缘膜;以及布置在所述栅极绝缘膜上的栅电极,其中所述半导体衬底包括第一导电型的第一半导体区,其暴露于所述第一表面,第二导电型的主基区,其在与所述第一半导体区相邻的位置暴露于所述第一表面,第二导电型的表面层基区,其在与所述主基区相邻的位置暴露于所述第一表面,并且其厚度比所述主基区的厚度小,以及第一导电型的第二半导体区,其在所述第二表面侧与所述表面层基区相接触并与所述第一半导体区分离,并且所述栅电极布置为跨于所述第一半导体区的上部、所述主基区的上部和所述表面层基区的上部。2.根据权利要求1所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述表面层基区的厚度为20nm或更小。3.根据权利要求1所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述表面层基区的厚度等于或小于当施加以高于栅极阈值的栅极电压时从所述栅极绝缘膜和所述主基区之间的界面起在所述主基区内延伸的沟道的厚度。4.根据权利要求1所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述表面层基区的厚度等于或小于当施加以高于栅极阈值的栅极电压时所述主基区的费米能级与本征费米能级互相交叉的交点位置和所述栅极绝缘膜之间的区域的厚度。5.根据权利要求1-4中任一项所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,进一步包括:端部绝缘膜,其与所述表面层基区的位于所述主基区对侧的端面相接触。6.根据权利要求5所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,比所述表面层基区具有更高p型杂质浓度的高浓度表面层区布置在所述主基区的在所述第一半导体区和所述表面层基区之间暴露于所述第一表面的区域内的至少一部分中。7.根据权利要求5或6所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述端面的整个区域与所述端部绝缘膜相接触。8.根据权利要求5或6所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述端面的在所述第一表面侧的一部分与所述端部绝缘膜相接触。9.根据权利要求5-8中任一项所述的绝缘栅开关元件,其特征在于,所述栅电极布置为跨于所述第一半导体区的上部、所述主基区的上部、所述表面层基区的上部以及所述端部绝缘膜的...
【专利技术属性】
技术研发人员:石田崇,大川峰司,
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社,
类型:发明
国别省市:日本;JP
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