本發(fā)明屬于半導體器件，特別是半導體功率器件。

背景技術：

絕緣柵雙極型晶體管（insulatedgatebipolartransistor,igbt）是一種應用廣泛的功率器件。超結是n柱區(qū)/p柱區(qū)交替排列的耐壓結構，它可以使n柱區(qū)與p柱區(qū)在較高的摻雜濃度情形下仍可獲得較高的擊穿電壓。當超結應用到igbt中時（即超結igbt），在關斷過程中，n柱區(qū)/p柱區(qū)形成的pn結可以快速耗盡，因而超結igbt可獲得比傳統(tǒng)igbt更快的關斷速度（或更低的關斷功耗）。然而，由于n柱區(qū)/p柱區(qū)形成的pn結的面積很大，從p型集電區(qū)注入到n柱區(qū)的少子空穴很容易被p柱區(qū)收集，進入p型基區(qū)，并流入發(fā)射極，因而少子空穴在耐壓區(qū)中的存儲效果比較弱，這會增加導通壓降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種超結絕緣柵雙極型晶體管器件，相比于傳統(tǒng)超結igbt，本發(fā)明提供的超結igbt器件在耐壓區(qū)中的少數(shù)載流子存儲效應更強，導通壓降更低。

本發(fā)明提供一種超結絕緣柵雙極型晶體管器件，其元胞結構包括：耐壓層（由31和41構成），與所述耐壓層（由31和41構成）的一面相接觸的集電結構（由10和20構成），與所述耐壓層（由31和41構成）的另一面相接觸的第二導電類型的基區(qū)50，與所述基區(qū)50至少有部分接觸的重摻雜的第一導電類型的發(fā)射區(qū)51，與所述發(fā)射區(qū)51、所述基區(qū)50以及所述耐壓層（由31和41構成）均接觸的用于控制器件導通與關斷的柵極結構（由52和60構成），覆蓋于所述集電結構（由10和20構成）的導體1形成的集電極c，覆蓋于與所述發(fā)射區(qū)51的導體2形成的發(fā)射極e，覆蓋于所述用于控制器件導通與關斷的柵極結構（由52和60構成）的導體3形成的柵極g，其特征在于：

所述集電結構（由10和20構成）由至少一個第二導電類型的集電區(qū)10與至少一個第一導電類型的緩沖區(qū)20構成，所述緩沖區(qū)20與所述耐壓層（由31和41構成）相接觸，所述集電區(qū)10與所述集電極c直接接觸；

所述耐壓層（由31和41構成）由至少一個第一導電類型的半導體區(qū)31與至少一個第二導電類型的半導體區(qū)41構成，所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31與所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41相互接觸，其形成的接觸面垂直或近似垂直于所述緩沖區(qū)20和所述基區(qū)50和/或所述柵極結構（由52和60構成）；

所述耐壓層（由31和41構成）與所述緩沖區(qū)20可以是直接接觸，也可以是通過一個第一導電類型的輔助層21間接接觸；

所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31與所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41可以是直接接觸，也可以是通過一個薄的絕緣介質層62間接接觸；

所述用于控制器件導通與關斷的柵極結構（由52和60構成）包括至少一個絕緣介質層60和至少一個導體區(qū)52，所述絕緣介質層60與所述發(fā)射區(qū)51、所述基區(qū)50以及所述耐壓層（由31和41構成）均直接接觸；所述導體區(qū)52與所述絕緣介質層60直接接觸，并通過所述絕緣介質層60與其它半導體區(qū)相隔離，所述導體區(qū)52與所述柵極g直接接觸；所述用于控制器件導通與關斷的柵極結構（由52和60構成）可以是平面型柵極結構，也可以是槽型柵極結構；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41不與所述基區(qū)50直接接觸，而是通過一個用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）或一個用于隔離的絕緣介質區(qū)61或絕緣介質層62間接接觸；所述用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）可以與所述控制器件導通與關斷的柵極結構（由52和60構成）是同一個柵極結構；

所述用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）包括至少一個絕緣介質層60和至少一個導體區(qū)52或半導體區(qū)52，所述絕緣介質層60與所述基區(qū)50以及所述耐壓層（由31和41構成）均直接接觸，而與所述發(fā)射區(qū)51可以直接接觸也可以不直接接觸；所述導體區(qū)或半導體區(qū)52與所述絕緣介質層60直接接觸，并通過所述絕緣介質層60與其它半導體區(qū)相隔離，所述導體區(qū)或半導體區(qū)52與所述柵極g可以直接接觸也可以不直接接觸；

所述絕緣介質層60、62或絕緣介質區(qū)61是由絕緣介質材料構成，所述柵極結構（由52和60構成）中的導體區(qū)52是由重摻雜的多晶半導體材料或/和金屬材料或/和其它導體材料構成；所述柵極結構（由52和60構成）中的半導體區(qū)52是由多晶半導體材料構成；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與所述發(fā)射極e之間通過一個二極管70或一個以上同向串聯(lián)的二極管相連接；所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70的正向導通方向和所述基區(qū)50與所述發(fā)射區(qū)51構成的pn結的正向導通方向相同；

所述第一導電類型為n型時，所述的第二導電類型為p型；所述第一導電類型為p型時，所述的第二導電類型為n型。

進一步，所述超結絕緣柵雙極型晶體管器件的元胞形狀可以是條形、六角形、矩形等形狀，所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31和第二導電類型的半導體區(qū)41的排列方式可以是條形、六角形、圓形、矩形等方式；

所述第一導電類型為n型時，所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31中的有效施主雜質總電荷與所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中的有效受主雜質總電荷相對差別不超過80%；所述第一導電類型為p型時，所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31中的有效受主雜質總電荷與所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中的有效施主雜質總電荷相對差別不超過80%；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70可以是集成在芯片內部的二極管，也可以是外接的二極管；所述二極管70可以是pn二極管，可以是肖特基二極管，也可以是pn-肖特基復合型二極管，還可以是其它類型的二極管；所述集成在芯片內部的二極管可以制作在元胞區(qū)，也可以制作在元胞區(qū)之外的區(qū)域。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中有一個較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42；所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42不與所述基區(qū)50直接接觸，而是通過一個用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）或一個用于隔離的絕緣介質區(qū)61或絕緣介質層62間接接觸；所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42與所述發(fā)射極e之間通過一個二極管70或一個同向串聯(lián)的二極管相連接；所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42與發(fā)射極e之間的二極管70的正向導通方向和所述基區(qū)50與所述發(fā)射區(qū)51構成的pn結的正向導通方向相同。

進一步，所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31中間有一個輕摻雜的第一導電類型的漂移區(qū)32；所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31以及所述漂移區(qū)32的底部均與所述緩沖區(qū)20或所述輔助層21直接接觸；所述輔助層21的摻雜濃度可以與所述漂移區(qū)32的摻雜濃度相同，也可以不同；所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41的底部可以與所述緩沖區(qū)20或所述輔助層21直接接觸，也可以被所述耐壓層中的第一導電類型的半導體區(qū)31包圍。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70是制作在所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中的肖特基二極管；所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41上覆蓋有一個導體形成肖特基接觸電極4，所述肖特基接觸電極4通過導線與所述發(fā)射極e相連接。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70是制作在所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中的pn二極管；所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41至少有部分與一個輕摻雜的第一導電類型的半導體區(qū)43直接接觸；所述輕摻雜的第一導電類型的半導體區(qū)43上覆蓋有一個導體形成肖特基接觸電極5，所述肖特基接觸電極5通過導線與所述發(fā)射極e相連接。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70是制作在所述用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的pn二極管；所述槽型柵極結構中的半導體區(qū)52由至少一個第一導電類型的多晶半導體區(qū)53、56和至少一個第二導電類型的多晶半導體區(qū)54、55構成，所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)53、56至少部分與所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)54、55直接接觸；

所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)53、56上覆蓋有一個導體2形成歐姆接觸電極，所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)53、56上的歐姆接觸電極2是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的pn二極管的第一導電電極；所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)54、55上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)54、55上的歐姆接觸電極6是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的pn二極管的第二導電電極；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41或所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述歐姆接觸電極6通過導線與所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的pn二極管的第二導電電極6相連接；所述發(fā)射極e與所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的pn二極管的第一導電電極2相連接。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70是制作在所述用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管；所述槽型柵極結構中的半導體區(qū)52由至少一個第一導電類型的多晶半導體區(qū)53和至少一個輕摻雜的第一導電類型的多晶半導體區(qū)57構成，或是由至少一個第二導電類型的多晶半導體區(qū)55和至少一個輕摻雜的第二導電類型的多晶半導體區(qū)58構成；所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)53至少部分與所述輕摻雜的第一導電類型的多晶半導體區(qū)57直接接觸；所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)55至少部分與所述輕摻雜的第二導電類型的多晶半導體區(qū)58直接接觸；

當所述槽型柵極結構（由52和60構成）中的半導體區(qū)52由至少一個第一導電類型的多晶半導體區(qū)53和至少一個輕摻雜的第一導電類型的多晶半導體區(qū)57構成時，所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)53上覆蓋有一個導體2形成歐姆接觸電極，所述第一導電類型的多晶半導體區(qū)上的歐姆接觸電極2是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第一導電電極；所述輕摻雜的第一導電類型的多晶半導體區(qū)57上覆蓋有一個導體7形成肖特基接觸電極，所述輕摻雜的第一導電類型的多晶半導體區(qū)57上的肖特基接觸電極7是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第二導電電極；

當所述槽型柵極結構（由52和60構成）中的半導體區(qū)52由至少一個第二導電類型的多晶半導體區(qū)55和至少一個輕摻雜的第二導電類型的多晶半導體區(qū)58構成時，所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)55上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述第二導電類型的多晶半導體區(qū)55上的歐姆接觸電極6是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第二導電電極；所述輕摻雜的第二導電類型的多晶半導體區(qū)58上覆蓋有一個導體8形成肖特基接觸電極，所述輕摻雜的第二導電類型的多晶半導體區(qū)58上的肖特基接觸電極8是所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第一導電電極；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41或所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述歐姆接觸電極6通過導線與所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第二導電電極6、7相連接；所述發(fā)射極e與所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管的第一導電電極2、8相連接。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間的二極管70是制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管或pn二極管；所述第二導電類型的半導體區(qū)44通過所述用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）或/和所述用于隔離的絕緣介質區(qū)61或絕緣介質層62與所述基區(qū)50以及所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41相隔離；

所述二極管70是制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管時，所述第二導電類型的半導體區(qū)44至少有部分與一個輕摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)45直接接觸；所述第二導電類型的半導體區(qū)44上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述第二導電類型的半導體區(qū)41上的歐姆接觸電極6是所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管的第二導電電極；所述輕摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)45上覆蓋有一個導體14形成肖特基接觸電極，所述輕摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)45上的肖特基接觸電極14是所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管的第一導電電極；

所述二極管70是制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的pn二極管時，所述第二導電類型的半導體區(qū)44至少有部分與一個輕摻雜的第一導電類型的半導體區(qū)46直接接觸；所述第二導電類型的半導體區(qū)44上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述第二導電類型的半導體區(qū)44上的歐姆接觸電極6是所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的pn二極管的第二導電電極；所述輕摻雜的第一導電類型的半導體區(qū)46上覆蓋有一個導體15形成肖特基接觸電極，所述輕摻雜的第一導電類型的半導體區(qū)46上的肖特基接觸電極15是所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的pn二極管的第一導電電極；

所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41或所述較重摻雜的第二導電類型的半導體區(qū)42上覆蓋有一個導體6形成歐姆接觸電極，所述歐姆接觸電極6通過導線與所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管或pn二極管的第二導電電極6相連接；所述發(fā)射極e與所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管或pn二極管的第一導電電極14、15相連接。

進一步，所述耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41與發(fā)射極e之間有一個以上同向串聯(lián)的二極管；所述一個以上同向串聯(lián)的二極管是由所述制作在耐壓層中的第二導電類型的半導體區(qū)41中的肖特基二極管或pn二極管、所述制作在用于隔離的槽型柵極結構（由52和60構成）中的肖特基二極管或pn二極管、所述制作在一個第二導電類型的半導體區(qū)44中的肖特基二極管或pn二極管中的至少一種二極管組成。

附圖說明

圖1(a):傳統(tǒng)槽柵超結igbt結構示意圖；

圖1(b):傳統(tǒng)槽柵半超結igbt結構示意圖；

圖2:本發(fā)明的一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個槽型柵極結構相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖3:本發(fā)明的一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個槽型柵極結構相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖4(a):本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個絕緣介質區(qū)相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖4(b):本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個絕緣介質區(qū)相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖5(a):本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個槽型柵極結構相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖5(b):本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個槽型柵極結構相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖6(a):本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)及基區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖6(b):本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)及基區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖7(a):本發(fā)明的一種平面柵超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個絕緣介質區(qū)相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖7(b):本發(fā)明的一種平面柵半超結igbt，其p柱區(qū)與基區(qū)之間通過一個絕緣介質區(qū)相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖8(a):本發(fā)明的又一種平面柵超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)及基區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖8(b):本發(fā)明的又一種平面柵半超結igbt，其p柱區(qū)與n柱區(qū)及基區(qū)之間通過一個絕緣介質層相隔離，且p柱區(qū)與發(fā)射極之間通過一個二極管相連接；

圖9(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖9(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖10(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖10(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖11(a):根據圖6(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖11(b):根據圖6(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)中有一個較重摻雜的p區(qū)；

圖12(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)；

圖12(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)，且p柱區(qū)底部被n柱區(qū)包圍；

圖13(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)；

圖13(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)，且p柱區(qū)底部被n柱區(qū)包圍；

圖14(a):根據圖6(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)；

圖14(b):根據圖6(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其n柱區(qū)中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)，且p柱區(qū)底部被n柱區(qū)包圍；

圖15(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖15(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖16(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖16(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖17(a):根據圖6(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖17(b):根據圖6(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的肖特基二極管；

圖18(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖18(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖19(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖19(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖20(a):根據圖6(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖20(b):根據圖6(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在p柱區(qū)中的pn二極管；

圖21(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個槽型柵極結構中的pn二極管；

圖21(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個槽型柵極結構中的pn二極管；

圖22(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個槽型柵極結構中的肖特基二極管；

圖22(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個槽型柵極結構中的肖特基二極管；

圖23(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個與基區(qū)及p柱區(qū)相隔離的p區(qū)中的肖特基二極管；

圖23(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個與基區(qū)及p柱區(qū)相隔離的p區(qū)中的pn二極管；

圖24(a):根據圖6(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個與基區(qū)及p柱區(qū)相隔離的p區(qū)中的肖特基二極管；

圖24(b):根據圖6(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間的二極管是制作在一個與基區(qū)及p柱區(qū)相隔離的p區(qū)中的pn二極管；

圖25(a):根據圖2，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間有兩個同向串聯(lián)的二極管，一個是制作在p柱區(qū)的肖特基二極管，另一個是制作在槽型柵極結構中的pn二極管；

圖25(b):根據圖3，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間有兩個同向串聯(lián)的二極管，一個是制作在p柱區(qū)的肖特基二極管，另一個是制作在槽型柵極結構中的pn二極管；

圖26(a):根據圖4(a)，本發(fā)明的又一種槽柵超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間有兩個同向串聯(lián)的二極管，一個是制作在p柱區(qū)的肖特基二極管，另一個是制作在槽型柵極結構中的pn二極管；

圖26(b):根據圖4(b)，本發(fā)明的又一種槽柵半超結igbt，其p柱區(qū)與發(fā)射極之間有兩個同向串聯(lián)的二極管，一個是制作在p柱區(qū)的肖特基二極管，另一個是制作在槽型柵極結構中的pn二極管；

圖27:圖15(b)中本發(fā)明的半超結igbt和圖1(b)中傳統(tǒng)半超結igbt的i-v曲線；

圖28:圖15(b)中本發(fā)明的半超結igbt和圖1(b)中傳統(tǒng)半超結igbt體內空穴濃度分布。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。

圖1(a)給出的是傳統(tǒng)槽柵超結igbt結構示意圖，圖1(b)給出的是傳統(tǒng)槽柵半超結igbt結構示意圖。半超結igbt與超結igbt的主要區(qū)別在于n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）與緩沖區(qū)（n區(qū)20）之間還有一個用于承受部分外加電壓的輔助層（n-assist區(qū)21）。在圖1(a)和圖1(b)中，當柵極（g）上施加的電壓超過閾值電壓時，基區(qū)（p-base區(qū)50）在靠近柵介質（60）的表面會形成電子溝道（電子積累層），這個電子積累層將發(fā)射區(qū)（n⁺區(qū)51）與n柱區(qū)（n區(qū)31）連通；如果集電極（c）上施加一個正電壓，體內會有一個從集電極（c）指向發(fā)射極（e）的電場，于是電子可以從發(fā)射極（e）進入發(fā)射區(qū)（n⁺區(qū)51），然后經過電子溝道進入n柱區(qū)（n區(qū)31），再進入緩沖區(qū)（n區(qū)20）；當集電極（c）上施加的正電壓超過pn結的導通電壓時，大量的電子就可以進一步從緩沖區(qū)（n區(qū)20）進入集電區(qū)（p區(qū)10）并被集電極（c）收集形成電子電流；于是，也會有大量的空穴從集電極（c）進入集電區(qū)（p區(qū)10），再進入緩沖區(qū)（n區(qū)20）、n柱區(qū)（n區(qū)31）；由于基區(qū)（p-base區(qū)50）以及p柱區(qū)（p區(qū)41）與n柱區(qū)（n區(qū)31）形成的pn結為反偏結，p柱區(qū)（p區(qū)41）與n柱區(qū)（n區(qū)31）形成的pn結的面積很大，因而進入n柱區(qū)（n區(qū)31）的空穴就很容易被p柱區(qū)（p區(qū)41）收集，再進入基區(qū)（p-base區(qū)51），最后被發(fā)射極（e）收集形成空穴電流。由于空穴很容易被p柱區(qū)（p區(qū)41）收集，因而在n柱區(qū)（n區(qū)31）中靠近p柱區(qū)（p區(qū)41）附近的空穴濃度會比較低，同樣位置的電子濃度也會相應比較低，于是這一部分區(qū)域上的電壓降比較高。本發(fā)明的主要目的是為了增強少數(shù)載流子在靠近p柱區(qū)（p區(qū)41）附近的存儲效果，從而降低超結igbt的導通壓降。

本發(fā)明的技術適用于超結和半超結igbt中的任何一種，也適用于平面柵和槽柵igbt中的任何一種。

在圖2中，p柱區(qū)（p區(qū)41）與基區(qū)（p-base區(qū)50）并不直接接觸，而是通過一個槽型柵極結構（由52和60構成）與基區(qū)（p-base區(qū)50）相隔離，發(fā)射極e也并不與p柱區(qū)（p區(qū)41）直接連接，而通過一個或一個以上的同向串聯(lián)的二極管（70）相連接。該二極管（70）可以集成與芯片內部，也可以外接，可以是pn二極管、肖特基二極管、pn-肖特基復合型二極管（例如junctionbarrierschottky二極管、mergedpinschottky二極管）等。由于p柱區(qū)（p區(qū)41）與基區(qū)（p-base區(qū)50）相隔離，因而空穴進入p柱區(qū)（p區(qū)41）之后并不能直接進入基區(qū)（p-base區(qū)50），而是要進入p柱區(qū)（p區(qū)41）與發(fā)射極e之間的二極管形成二極管通路上的電流。于是，在正向導通時，p柱區(qū)（p區(qū)41）的電位會比基區(qū)（p-base區(qū)50）的電位高，比如高0.7v。由于p柱區(qū)（p區(qū)41）電位比較高，甚至高于n柱區(qū)（n區(qū)31）的電位，進入n柱區(qū)（n區(qū)31）的空穴就不太容易被p柱區(qū)（p區(qū)41）收集，空穴及電子在靠近p柱區(qū)（p區(qū)41）附近的存儲效果就得到增強，超結igbt的導通壓降也就得以降低。

在圖3中，與圖2的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），輔助層（n-assist區(qū)21）可以承受一部分外加電壓。需補充說明的是，輔助層（n-assist區(qū)21）與n柱區(qū)（n區(qū)31）的摻雜濃度可以相同，也可以不同，輔助層（n-assist區(qū)21）的厚度可以小于n柱區(qū)（n區(qū)31）的厚度，也可以與n柱區(qū)（n區(qū)31）的厚度相當。

在圖4(a)中，與圖2的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）與基區(qū)（p-base區(qū)50）之間不是通過一個槽型柵極結構（由52和60構成）相隔離，而是通過一個絕緣介質區(qū)（61）相隔離。

在圖4(b)中，與圖4(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖5(a)中，與圖2的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）與n柱區(qū)（n區(qū)31）之間不是直接接觸，而是通過一個絕緣介質層（62）間接接觸。需補充說明的是，絕緣介質層（62）可以避免p柱區(qū)（p區(qū)41）與n柱區(qū)（n區(qū)31）在高溫工藝過程中的雜質擴散補償，而且也能夠抑制空穴進入p柱區(qū)（p區(qū)41）。

在圖5(b)中，與圖5(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖6(a)中，與5(a)的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）與基區(qū)（p-base區(qū)50）之間不是通過一個槽型柵極結構（由52和60構成）相隔離，而是通過一個絕緣介質層（62）相隔離。

在圖6(b)中，與圖6(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖7(a)中，與4(a)的結構的主要區(qū)別在于，用于控制器件導通與關斷的柵極結構采用的不是槽型柵極結構而是平面型柵極結構。

在圖7(b)中，與圖7(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），而且元胞中的基區(qū)（p-base區(qū)50）不是分布在n柱區(qū)（n區(qū)31）頂部的兩側，而是只分布在n柱區(qū)（n區(qū)31）頂部的一側。需補充說明的是，當n柱區(qū)（n區(qū)31）比較窄而又要保證jfet區(qū)（兩個基區(qū)之間的n柱區(qū)）有足夠的寬度，那就可以只在n柱區(qū)（n區(qū)31）頂部的一側制作基區(qū)（p-base區(qū)50）。

在圖8(a)中，與6(a)的結構的主要區(qū)別在于，用于控制器件導通與關斷的柵極結構采用的不是槽型柵極結構而是平面型柵極結構。

在圖8(b)中，與圖8(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），而且元胞中的基區(qū)（p-base區(qū)50）不再分布在n柱區(qū)（n區(qū)31）頂部的兩側，而是只分布在n柱區(qū)（n區(qū)31）頂部的一側。

在圖9(a)中，與2的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）中有一個較重摻雜的p型區(qū)（p⁺區(qū)42）。需補充說明的是，較重摻雜的p型區(qū)（p⁺區(qū)42）通常不耐壓，其底部平面和基區(qū)（p-base區(qū)50）底部平面可以近似看為等勢面。對于圖2和圖3結構，在某些設計下可能會在基區(qū)（p-base區(qū)50）與p柱區(qū)（p區(qū)41）接觸面的底角處發(fā)生電場集中效應，圖9(a)中采用較重摻雜的p型區(qū)（p⁺區(qū)42）的主要目的是削弱這種電場集中效應。

在圖9(b)中，與圖9(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖10(a)中，與4(a)的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）中有一個較重摻雜的p型區(qū)（p⁺區(qū)42）。

在圖10(b)中，與圖10(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖11(a)中，與6(a)的結構的主要區(qū)別在于，p柱區(qū)（p區(qū)41）中有一個較重摻雜的p型區(qū)（p⁺區(qū)42）。

在圖11(b)中，與圖11(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖12(a)中，與圖2的結構的主要區(qū)別在于，其n柱區(qū)（n區(qū)31）中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）。需補充說明的是，n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）的摻雜濃度通常遠小于n柱區(qū)（n區(qū)31）的摻雜濃度，形成該結構中的n柱區(qū)（n區(qū)31）的工藝可以是在一個以輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）為襯底材料上做深槽刻蝕和深槽側墻離子注入。通常用這種工藝制作出來的n柱區(qū)（n區(qū)31）會有比較小的寬度和比較高的摻雜濃度。

在圖12(b)中，與圖12(a)的結構的主要區(qū)別在于，耐壓層（由n區(qū)31和p區(qū)41構成）以及輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）與緩沖區(qū)（n區(qū)20）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），而且p柱區(qū)（p區(qū)41）底部被n柱區(qū)（n區(qū)31）包圍。需補充說明的是，在特別情形下，輔助層（n-assist區(qū)21）的摻雜濃度可以與輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）的摻雜濃度相同，這時輔助層（n-assist區(qū)21）實質上與輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）是同一塊區(qū)域。

在圖13(a)中，與圖4(a)的結構的主要區(qū)別在于，其n柱區(qū)（n區(qū)31）中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）。

在圖13(b)中，與圖13(a)的結構的主要區(qū)別在于，耐壓層（由n區(qū)31和p區(qū)41構成）以及輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）與緩沖區(qū)（n區(qū)20）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），而且p柱區(qū)（p區(qū)41）底部被n柱區(qū)（n區(qū)31）包圍。

在圖14(a)中，與圖6(a)的結構的主要區(qū)別在于，其n柱區(qū)（n區(qū)31）中間有一個輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）。

在圖14(b)中，與圖14(a)的結構的主要區(qū)別在于，耐壓層（由n區(qū)31和p區(qū)41構成）以及輕摻雜的n型漂移區(qū)（n-區(qū)32）與緩沖區(qū)（n區(qū)20）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21），而且p柱區(qū)（p區(qū)41）底部被n柱區(qū)（n區(qū)31）包圍。

在圖15(a)中，根據圖2的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的肖特基二極管。

在圖15(b)中，與圖15(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖16(a)中，根據圖4(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的肖特基二極管。

在圖16(b)中，與圖16(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖17(a)中，根據圖6(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的肖特基二極管。

在圖17(b)中，與圖17(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖18(a)中，根據圖2的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的pn二極管。需補充說明的是，當輕摻雜的n型區(qū)（n-區(qū)43）穿通或接近穿通時，該pn二極管可以導通。另外，當輕摻雜的n型區(qū)（n-區(qū)43）的有效施主雜質總數(shù)遠小于p柱區(qū)（p區(qū)41）的有效受主雜質總數(shù)時，n型區(qū)（n-區(qū)43）幾乎不會向p柱區(qū)（p區(qū)41）注入電子，因而不會有寄生的pnpn晶閘管效應。

在圖18(b)中，與圖18(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖19(a)中，根據圖4(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的pn二極管。

在圖19(b)中，與圖19(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖20(a)中，根據圖6(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在p柱區(qū)（p區(qū)41）中的pn二極管。

在圖20(b)中，與圖20(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。

在圖21(a)中，根據圖2的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在一個槽型柵極結構中的pn二極管。

在圖21(b)中，與圖21(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖21(b)中的pn二極管是p區(qū)（55）包圍n區(qū)（56），而圖21(a)中的pn二極管是n區(qū)（53）包圍p區(qū)（54）。需補充說明的是，制作槽型柵極結構中的pn二極管的工藝可以與槽柵工藝兼容。當槽柵工藝中填充的是n-poly時，只需要再做一次p型重摻雜的離子注入就可以形成pn二極管，即圖21(a)所示的結構。當槽柵工藝中填充的是p-poly時，則只需要再做一次n型重摻雜的離子注入就可以形成pn二極管，即圖21(b)所示的結構。

在圖22(a)中，根據圖2的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在一個槽型柵極結構中的肖特基二極管。

在圖22(b)中，與圖22(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖22(b)中的肖特基二極管是主要以空穴導電的肖特基二極管，而圖22(a)中的肖特基二極管是主要以電子導電的肖特基二極管。

在圖23(a)中，根據圖4(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在一個與基區(qū)（p-base區(qū)50）及p柱區(qū)（p區(qū)41）均相隔離的p區(qū)（44）中的肖特基二極管。

在圖23(b)中，與圖23(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖23(b)中的二極管是pn二極管，而圖23(a)中的肖特基二極管是主要以空穴導電的肖特基二極管。

在圖24(a)中，根據圖6(a)的結構給出了一種二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中二極管是制作在一個與基區(qū)（p-base區(qū)50）及p柱區(qū)（p區(qū)41）均相隔離的p區(qū)（44）中的肖特基二極管。

在圖24(b)中，與圖24(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖24(b)中的二極管是pn二極管，而圖24(a)中的肖特基二極管是主要以空穴導電的肖特基二極管。

在圖25(a)中，根據圖2的結構給出了一種有兩個同向串聯(lián)的二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中一個二極管是制作在基區(qū)（p-base區(qū)50）中的肖特基二極管，另一個二極管是制作在一個槽型柵極結構中的pn二極管。

在圖25(b)中，與圖25(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖25(b)中的pn二極管是p區(qū)（55）包圍n區(qū)（56），而圖25(a)中的pn二極管是n區(qū)（53）包圍p區(qū)（54）。

在圖26(a)中，根據圖4(a)的結構給出了一種有兩個同向串聯(lián)的二極管集成在元胞區(qū)的方法，其中一個二極管是制作在基區(qū)（p-base區(qū)50）中的肖特基二極管，另一個二極管是制作在一個與基區(qū)（p-base區(qū)50）及p柱區(qū)（p區(qū)41）均相隔離的p區(qū)（44）中的肖特基二極管。

在圖26(b)中，與圖26(a)的結構的主要區(qū)別在于，緩沖區(qū)（n區(qū)20）與n柱區(qū)（n區(qū)31）及p柱區(qū)（p區(qū)41）之間有一個輔助層（n-assist區(qū)21）。另外，圖26(b)中二極管是pn二極管，而圖26(a)中的肖特基二極管是主要以空穴導電的肖特基二極管。

為了說明本發(fā)明的超結igbt相對于傳統(tǒng)超結igbt（圖1(a)和圖1(b)）的優(yōu)越性，這里以圖15(b)中的槽柵半超結igbt結構為例與圖1(b)中的傳統(tǒng)槽柵半超結igbt做數(shù)值仿真計算的對比。數(shù)值仿真采用的是medici仿真軟件。仿真中的設置如下，圖1(b)和圖15(b)結構采用的都是si材料，仿真采用的是半個元胞（圖15(b)和圖1(b)的中心對稱軸的右邊部分），電子和空穴的少子壽命均為5μs，半個元胞的寬度是8μm，導體區(qū)52采用的是n-poly，其厚度為2.4μm，絕緣層60采用的是sio2，其厚度為0.1μm，基區(qū)（p-base區(qū)50）的厚度和摻雜濃度分別為1.8μm和3×10¹⁷cm^-3，發(fā)射區(qū)（n⁺區(qū)51）的寬度、厚度和摻雜濃度分別為0.8μm、0.8μm和2×10¹⁹cm^-3，n柱區(qū)及p柱區(qū)的厚度和摻雜濃度均分別為85.7μm和3×10¹⁵cm^-3，輔助層（n-assist區(qū)21）的厚度和摻雜濃度分布為5μm和3×10¹⁵cm^-3，緩沖區(qū)（n區(qū)20）的厚度和摻雜濃度分別為2μm和2×10¹⁶cm^-3，集電區(qū)（p區(qū)10）的厚度和摻雜濃度分別為1μm和4×10¹⁸cm^-3。圖1(b)中的基區(qū)（p-base區(qū)50）的寬度是6μm，導體區(qū)52的寬度是1.9μm；圖15(b)中的基區(qū)（p-base區(qū)50）的寬度是2μm，導體區(qū)52的寬度是3.8μm。仿真得到，圖1(b)中的傳統(tǒng)槽柵半超結igbt的擊穿電壓為1265v，圖15(b)中本發(fā)明的槽柵半超結igbt的擊穿電壓為1225v，兩者幾乎相等。

圖27給出的是圖15(b)中本發(fā)明的半超結槽柵igbt和圖1(b)中的傳統(tǒng)半超結槽柵igbt的正向導通i-v曲線，兩者施加的柵壓均為15v。從圖中可以得到，在100a/cm²下，圖15(b)中本發(fā)明的半超結槽柵igbt的導通壓降為1.04v，比圖1(b)中傳統(tǒng)半超結槽柵igbt的導通壓降（1.42v）低約0.38v，這是一個不小的改進。

圖28給出的是圖15(b)中本發(fā)明的半超結槽柵igbt和圖1(b)中的傳統(tǒng)半超結槽柵igbt在導通電壓為1v情形下分別沿著x=1μm和x=3μm（n柱區(qū)與p柱區(qū)界面坐標是x=4μm）上的空穴濃度分布。從圖中可以看出，圖15(b)中本發(fā)明的半超結igbt的載流子在n柱區(qū)中的存儲效果明顯比圖1(b)中的傳統(tǒng)半超結igbt中的存儲效果更強，這也是圖15(b)中本發(fā)明的半超結igbt具有比圖1(b)中的傳統(tǒng)igbt更低導通壓降的原因。

以上對本發(fā)明做了許多實施例說明，其所述的n型半導體材料可看作是第一導電類型的半導體材料，而p型半導體材料可看作是第二導電類型的半導體材料。顯然，根據本發(fā)明的原理，實施例中的n型與p型均可以相互對調而不影響本發(fā)明的內容。對于熟悉本領域的技術人員而言，還可以在本發(fā)明的思想下得到其它許多實施例而不超出本發(fā)明的權利要求。