技术领域
[0001] 本实用新型涉及
半导体技术领域，具体的，本实用新型涉及绝缘栅极晶体管、智能功率模块及空调器。
背景技术
[0002] 绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，是由双极型
三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型
电压驱动式功率半导体器件，其结构包括栅极G、发射极E和集
电极C。通过给栅极G施加电压，可控制集电极C与发射极E之间的通断。具体的，栅极G与发射极E之间不施加电压时，则集电极C与发射极E之间断开；栅极G与发射极E之间施加15V(即
阈值电压)电压时，则集电极C与发射极E之间导通。
[0003] 绝缘栅双极型晶体管兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电
力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的低导通压降两方面的优点，且驱动功率小而饱和压降低，目前IGBT作为一种新型的电力
电子器件被广泛应用到各个领域。
[0004] 但是，现阶段为了使
绝缘栅双极晶体管的驱动电压不至于较高，而使极G与发射极E之间的栅
氧化层厚度变薄，如此，会导致栅极G和发射E之间的耐压能力变低，从而在绝缘栅双极晶体管的使用过程中，遇到意料之外的高压就容易造成栅极与发射极之间被击穿损坏。实用新型内容
[0005] 本实用新型是基于
发明人的下列发现而完成的：
[0006] 本实用新型的发明人针对上述的栅氧化层太薄导致栅极G耐压不够而容易发生击穿的问题，而在平面栅型绝缘栅极晶体管上设计
二极管的
阳极与发射极电连接、
阴极与栅极电连接，从而增加栅极耐压性能，有效防止绝缘栅极晶体管被击穿。
[0007] 有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提出一种具有防击穿、栅极耐压性能更高的平面栅型绝缘栅极晶体管结构。
[0008] 在本实用新型的第一方面，本实用新型提出了一种绝缘栅极晶体管。
[0009] 根据本实用新型的
实施例，所述绝缘栅极晶体管包括：漂移区；P阱区，所述P阱区设置在所述漂移区的一侧；发射极区，所述发射极区设置在所述P阱区远离所述漂移区的一侧；发射极，所述发射极设置在所述发射极区远离所述P阱区的表面；栅氧化层，所述栅氧化层设置在所述发射极区和所述P阱区远离所述漂移区的表面；栅极，所述栅极设置在所述栅氧化层远离所述漂移区的表面；二极管，所述二极管的阳极与所述发射极电连接，所述二极管的阴极与所述栅极电连接。
[0010] 发明人经过研究发现，本实用新型实施例的平面栅型绝缘栅极晶体管，通过将二极管的阴极与栅极电连接、阳极与发射极电连接，从而有效防止意外高压将栅极与发射极之间被击穿损坏，进而使平面栅型绝缘栅极晶体管的使用寿命更长。
[0011] 另外，根据本实用新型上述实施例的绝缘栅极晶体管，还可以具有如下附加的技术特征：
[0012] 根据本实用新型的实施例，所述二极管设置在所述栅极和所述发射极区以外的区域。
[0013] 根据本实用新型的实施例，所述发射极区围绕所述栅极设置，所述二极管设置在所述栅极远离所述发射极区的一侧。
[0014] 根据本实用新型的实施例，所述阳极环绕所述阴极设置。
[0015] 根据本实用新型的实施例，所述阳极的材料与所述P阱区的材料相同；和/或，所述阴极的材料与所述发射极区的材料相同。
[0016] 根据本实用新型的实施例，所述二极管远离所述漂移区的表面设置有绝缘层，所述绝缘层具有第一过孔和第二过孔，所述栅极通过穿过所述第一过孔的第一
导线与所述阴极电连接，所述发射极通过穿过所述第二过孔的第二导线与所述阳极电连接。
[0017] 根据本实用新型的实施例，所述二极管的
击穿电压为22～27V。
[0018] 根据本实用新型的实施例，所述二极管的击穿电压为25V。
[0019] 在本实用新型的第二方面，本实用新型提出了一种智能功率模块。
[0020] 根据本实用新型的实施例，所述智能功率模块包括：
电路基板，所述电路基板上设置有电路布线，所述电路布线包括
焊接器件区；至少一个上述的绝缘栅极晶体管，所述绝缘栅极晶体管的底侧面焊接于所述焊接器件区，所述绝缘栅极晶体管的顶侧面通过金属连接桥接至所述电路布线。
[0021] 发明人经过研究发现，本实用新型实施例的智能功率模块，其绝缘栅极晶体管具有防击穿功能，从而能使智能功率模块的使用寿命也更长。本领域技术人员能够理解的是，前面针对绝缘栅极晶体管所描述的特征和优点，仍适用于该智能功率模块，在此不再赘述。
[0022] 在本实用新型的第三方面，本实用新型提出了一种空调器。
[0023] 根据本实用新型的实施例，所述空调器包括上述的智能功率模块。
[0024] 发明人经过研究发现，本实用新型实施例的空调器，其智能功率模块的使用寿命更长，从而使空调器的长期使用
稳定性更好。本领域技术人员能够理解的是，前面针对智能功率模块所描述的特征和优点，仍适用于该空调器，在此不再赘述。
[0025] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0026] 本实用新型的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：
[0027] 图1是本实用新型一个实施例的绝缘栅极晶体管的纵截面结构示意图；
[0028] 图2是本实用新型一个实施例的绝缘栅极晶体管的俯视结构示意图；
[0029] 图3是本实用新型一个实施例的绝缘栅极晶体管的局部截面结构示意图。
[0030] 附图标记
[0031] 100 漂移区
[0032] 200 P阱区
[0033] 300 发射极区
[0034] 400 发射极
[0035] 500 栅氧化层
[0036] 600 栅极
[0037] 700 二极管
[0038] 710 阴极
[0039] 720 阳极
[0040] 800 绝缘层
[0041] 810 第一过孔
[0042] 820 第二过孔
[0043] 910 第一导线
[0044] 920 第二导线
[0045] 101 集电极区
[0046] 102 集电极
具体实施方式
[0047] 下面详细描述本实用新型的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本实用新型，而不应视为对本实用新型的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品
说明书进行。
[0048] 在本实用新型的一个方面，参考图1～3，本实用新型提出了一种绝缘栅极晶体管。需要说明的是，图1是图2中沿线AA’的纵截面结构示意图，图3是图2中沿线BB’的局部截面结构示意图，并且，图2的俯视示意结构为了体现栅电极600、发射极区300与二极管的
位置关系而忽略了发射极等结构。
[0049] 根据本实用新型的实施例，参考图1，绝缘栅极晶体管包括漂移区100、P阱区200、发射极区300、发射极400、栅氧化层500、栅极600和二极管700；其中，P阱区200设置在漂移区100的一侧；发射极区300设置在P阱区200远离漂移区100的一侧；发射极400设置在发射极区300远离P阱区200的表面；栅氧化层500设置在发射极区300和P阱区200远离漂移区100的表面；栅极600设置在栅氧化层500远离漂移区100的表面；而二极管700的阳极与发射极400电连接，阴极与栅极600电连接。
[0050] 根据本实用新型的实施例，参考图2，二极管700(包括阴极710和阳极720)可以设置在栅极600和发射极区300以外的区域，如此，二极管结构不会影响到栅极600与发射极400之间的电压。在本实用新型的一些实施例中，参考图2，发射极区300可以围绕栅极600设置，且二极管700可以设置在栅极600远离发射极区300的一侧，如此，不仅二极管结构不会影响到栅极600与发射极400之间的电压，而且，方便将二极管的阳极和阴极分别与发射极
400和栅极600电连接。
[0051] 根据本实用新型的实施例，二极管700的具体结构不受特别的限制，只要其具有防击穿性能即可，具体例如P包N或N包P等，本领域技术人员可根据所需的击穿电压进行相应地设计。在本实用新型的一些实施例中，参考图2，阳极720可环绕阴极710设置，如此，可增大
PN结的截面，从而减小二极管700的大小，并且，还可直接在N-掺杂的Si晶片上
离子注入形成二极管700。
[0052] 本实用新型的一些实施例中，阳极720可以与P阱区200的材料相同，如此，通过一次工艺形成P阱区200和阳极720，具体例如
硼离子注入等方式，只要在
光刻板上增加阳极720的开窗即可，从而无需为了制作二极管而额外增加工艺步骤，进而不会增加制作成本。
[0053] 在本实用新型的一些实施例中，阴极710也可以与发射极区300的材料相同，如此，可通过一次工艺形成发射极区300和阴极710，具体例如氮离子或砷离子注入等，只要在光刻板上增加阴极710的开窗即可，从而无需为了制作二极管结构而额外增加工艺步骤，进而不会增加制作成本。
[0054] 根据本实用新型的实施例，参考图3，二极管700远离漂移区100的表面可以设置有绝缘层800，且绝缘层800具有第一过孔810和第二过孔820，并且，栅极600通过穿过第一过孔810的第一导线910与阴极710电连接，发射极400通过穿过第二过孔820的第二导线920与阳极720电连接。如此，可充分保证二极管700不影响到绝缘栅极晶体管的正常使用。
[0055] 在本实用新型的一些实施例中，二极管的击穿电压可以为22～27V，在保证绝缘栅极晶体管的低压驱动的同时，还可保证栅极600与发射极400之间的耐压能力达到22V以上。在一些具体示例中，二极管的击穿电压可以为25V，如此，在保证绝缘栅极晶体管的低压驱动的同时，还可保证栅极600与发射极400之间的耐压能力达到25V。
[0056] 根据本实用新型的实施例，参考图3，绝缘栅极晶体管还可进一步包括集电极区101和集电极102，而集电极区101设置在漂移区100远离P阱区200的一侧，集电极102设置在集电极区101远离漂移区的一侧，如此，可使绝缘栅极晶体管的结构更完善、功能更好且器件稳定性更佳。
[0057] 根据本实用新型的实施例，栅极600的具体个数不受特别的限制，具体例如1个或2个等，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)，等等，本领域技术人员可根据该绝缘栅极晶体管的具体使用要求进行相应地设计，在此不再赘述。
[0058] 根据本实用新型的实施例，栅氧化层500的厚度可以不超过100nm，如此，采用上述较薄厚度的，可实现绝缘栅极晶体管更低驱动电压的节能效果同时，二极管设计还可防有效地防止意外高压击穿绝缘栅极晶体管。
[0059] 综上所述，根据本实用新型的实施例，本实用新型提出了一种平面栅型绝缘栅极晶体管，通过将二极管的阴极与栅极电连接、阳极与发射极电连接，从而有效防止意外高压将栅极与发射极之间被击穿损坏，进而使平面栅型绝缘栅极晶体管的使用寿命更长。
[0060] 在本实用新型的另一个方面，本实用新型提出了一种智能功率模块。
[0061] 根据本实用新型的实施例，该智能功率模块包括电路基板和至少一个上述的绝缘栅极型晶体管，其中，电路基板的上表面设置有电路布线，且电路布线包括焊接器件区；而至少一个绝缘栅极晶体管的底侧面焊接于焊接器件区，绝缘栅极晶体管的顶侧面通过金属连接桥接至电路布线。
[0062] 综上所述，根据本实用新型的实施例，本实用新型提出了一种智能功率模块，其绝缘栅极晶体管具有防击穿功能，从而能使智能功率模块的使用寿命也更长。本领域技术人员能够理解的是，前面针对绝缘栅极晶体管所描述的特征和优点，仍适用于该智能功率模块，在此不再赘述。
[0063] 在本实用新型的另一个方面，本实用新型提出了一种空调器。
[0064] 根据本实用新型的实施例，该空调器包括上述的智能功率模块。
[0065] 综上所述，根据本实用新型的实施例，本实用新型提出了一种空调器，其智能功率模块的使用寿命更长，从而使空调器的长期使用稳定性更好。本领域技术人员能够理解的是，前面针对智能功率模块所描述的特征和优点，仍适用于该空调器，在此不再赘述。
[0066] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0067] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0068] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
