【嘉德点评】英飞凌的该项专利可以有效的降低反馈电容，从而避免栅电极与第二发射区之间的电容造成栅电极被充电，使得IGBT被迫导通的情况。
集微网消息，近日，英飞凌收购美国赛普拉斯半导体公司，一跃成为全球最大汽车半导体供应商，其中汽车中最重要的零部件之一就是IGBT芯片，而英飞凌独占全球28.6%的市场份额。
IGBT是双极型晶体管器件，可被用于开关电负载的电子开关，能够实现具有高达几千伏(kV)的电压阻断能力。在IGBT从导通状态切换到关断状态时，栅电极中断体区中的导电沟道，这允许第二发射区（漏区）的电势相对于第一发射区（源区）的电势增加。然而，这也会导致栅电极与第二发射区之间的电容(通常被称为反馈电容)造成栅电极被充电，使得IGBT被迫导通。
为此，英飞凌于2014年9月申请了一项名为“具有降低的反馈电容的IGBT”的发明专利（申请号：201810491009.5），申请人为英飞凌科技股份有限公司。
图1 IGBT的竖直横截面图
图1是本专利提出的一种IGBT的竖直横截面图。IGBT主要指具有第一表面101和第二表面102的半导体本体100。IGBT包括基区11(漂移区)、第一发射区12(源区)、体区13和第二发射区15(漏区)。在半导体本体100中，体区13被布置在第一发射区12与基区11之间，并且基区11被布置在体区13与第二发射区14之间。
第二发射区15电连接到电极42，该电极形成集电极端子或耦合到IGBT的集电极端子C。栅电极21毗邻体区13且通过栅极电介质22与体区13介电绝缘。除此之外，IGBT还包括基电极31，其靠近基区11且通过基电极电介质32与基区11介电绝缘。
在IGBT关断，并且集电极端子C与发射极端子E之间仍然有正电压时，空间电荷区(耗尽区)在基区11中从体区13与基区11之间的pn结开始扩展。在该模式下，集电极端子C处的电势相对于栅极端子G和发射极端子E处的电势可能会增加。参照图1，栅电极21通过基电极电介质32和基电极31分别电容性耦合到基区11和第二发射区15。然而，这种电容性耦合比栅电极21延伸到基区中并且通过栅极电介质与基区介电绝缘的传统IGBT中的差。第二发射区15到栅电极的这种较差的电容性耦合，相当于相对低的基极发射极(栅极漏极)电容，并且有助于降低体区13中的反转沟道被导通的风险。
在IGBT的导通状态中，在基区11中沿基电极电介质32存在积累沟道。该积累沟道为基区11中沿基电极电介质32的电荷载流子提供了低欧姆电流路径，并且可以减少IGBT在导通状态中的电阻(发射极端子E与集电极端子C之间的电压)。而且在该设计中，基电极31与漂移区11之间的基电极电介质32还额能降低，在IGBT从导通状态切换到关断状态时基电极电介质32的介电击穿的风险。
以上就是英飞凌此项专利的介绍，与普通芯片相比，汽车芯片在设计方面要求很高，虽然疫情导致车市下滑，但是汽车半导体却逆流而上。随着特斯拉等造车新势力的出现，英飞凌等国际巨头也开始加快相关芯片的研发，以在未来汽车行业分得一杯羹。
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（校对/holly）
