射极区180具有第一导电型。层间介电层190,设于第一射极 层110上。射极电极220,与第一射极层110及第二射极区180电连接，其中层间介电层190 设于栅极电极170与射极电极220之间。绝缘栅极双极性晶体管300还包括重掺杂缓冲层 250,具有第一导电型且设于第一导电型漂移层255与集极层260之间。
[0067] 在一些实施例中，位于沟槽120的第二侧S2的第二射极区180直接接触沟槽120。 此外，在一些实施例中，栅极电极170不延伸至第二侧S2的基板100的上表面100A上。再 者，位于沟槽120的第一侧S1的第二射极区180与沟槽120间隔有宽度W2。在一些实施例 中，此宽度W2可为第一射极区110的宽度W1的约0.05-0. 2倍。
[0068] 应注意的是，虽然在图8所示的实施例中，位于沟槽的第二侧的第二射极区直接 接触沟槽，且栅极电极未延伸至第二侧的基板的上表面上。然而此技术领域中的技术人员 当可理解位于沟槽的第二侧的第二射极区亦可不直接接触沟槽，且当第二侧的第二射极区 未直接接触沟槽时，栅极电极必须延伸至第二侧的基板的上表面上以使装置的电路可运 作。
[0069] 详细而言，如图9所示，位于第二侧S2的第二射极区180亦可不直接接触沟槽 120,此位于沟槽120的第二侧S2的第二射极区180与沟槽120间隔有宽度W6。宽度W2大 于宽度W6,而宽度W6大于或等于0,当宽度W6等于0时，即表示位于第二侧S2的第二射极 区180直接接触沟槽120。而当第二侧S2的第二射极区180未直接接触沟槽120时，栅极 电极170需延伸至第二侧S2的基板100的上表面100A上。之后，经热扩散处理后，右侧射 极区180将会扩散并直接与沟槽120的第二侧S2接触，以形成垂直的通道。
[0070] 应注意的是，虽然在以上的实施例中，皆以第一导电型为N型，第二导电型为P型 说明，然而，此技术领域中的技术人员当可理解第一导电型亦可为P型，而此时第二导电型 则为N型。
[0073] 表1显示本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管的性能比较，而图10 是本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管的电流密度与电压分析图，图11为图 10于A部分的局部放大图。此分析图由电脑软件（Technology Computer Aided Design, TCAD)模拟所得。此实施例是以图8所示的结构作测试，其中W2/W1的比值为约0. 9/6. 0 至约1. 0/5. 9,例如为约0. 95/5. 95,而比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的 沟槽式IGBT)与本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的差异在于其栅极结构仅具有垂 直栅极130V部分，而不具有水平栅极130P部分，且其第二射极区180直接接触第一侧S1 的垂直栅极130V部分。图10显示相较于比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管的电流 密度，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的电流密度减少了约20 % (例如图10的B 部分）。此外，参见图1〇、11及表1，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的导通电压为 2. 68V，而比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管的导通电压为2. 65V。由此可知，本发明 实施例的绝缘栅极双极性晶体管在降低装置的电流密度的同时不会影响其导通电压（turn on voltage)，且此电流密度的降低可降低绝缘栅极双极性晶体管发生短路电路测试的失 效机率。
[0074] 图12是本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管的安全操作区域与导通 电压分析图。此实施例是以图8所示的结构作测试，其中W2/W1的比值为约0. 9/6. 0至约 1. 0/5. 9,例如为约0. 95/5. 95,且第二射极区180直接接触第二侧S2的沟槽120 (亦即第二 射极区直接接触第二侧S2的垂直栅极130V部分）的绝缘栅极双极性晶体管作分析。另外 此分析中的比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)与本发明实施 例的绝缘栅极双极性晶体管的差异在于其栅极结构仅具有垂直栅极130V部分，而不具有 水平栅极130P部分，且其第二射极区180直接接触第一侧S1的垂直栅极130V部分。而比 较例的水平式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的水平式IGBT)与本发明实施例的绝缘栅极 双极性晶体管的差异在于其栅极结构仅具有水平栅极130P部分，而不具有垂直栅极130V 部分。
[0075] 图12显示比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管虽具有较低的导通电压（约 2. 65V)，但其安全操作区域较差（约5 μ s)。而比较例的水平式绝缘栅极双极性晶体管虽具 有较佳的安全操作区域（约7ys)，但其导通电压较高（约3. 7V)。由此可知，比较例的沟 槽式绝缘栅极双极性晶体管与比较例的水平式绝缘栅极双极性晶体管无法同时具有上述 两个优点。相较之下，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管可兼具比较例的沟槽式绝缘 栅极双极性晶体管与比较例的水平式绝缘栅极双极性晶体管的优点，亦即，本发明实施例 的绝缘栅极双极性晶体管同时具有较佳的导通电压（约2. 68V)以及较佳的安全操作区域 (约7 μ s)。本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管可同时具有上述两个优点的原因，是因 为其可在降低装置的电流密度的同时不会影响其导通电压，故其导通电压可几乎不升高而 与比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管大抵相同。而本发明实施例的绝缘栅极双极性晶 体管所降低的电流密度可使其具有较佳的安全操作区域，甚至与比较例的水平式绝缘栅极 双极性晶体管的安全操作区域大抵相同，如图12所示。
[0076] 图13是本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管的开关性能分析图，而 图14为图13于C部分的局部放大图。此分析图是由电脑软件（TCAD)模拟所得。此实施 例是以图8所示的结构作测试，其中W2/W1的比值为约0. 9/6. 0至约1. 0/5. 9,例如为约 0. 95/5. 95,而比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)与前述实 施例的比较例的沟槽式IGBT相同。图13、图14及表1显示将本发明实施例的绝缘栅极双 极性晶体管（实施例1GBT)与比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式 IGBT)施予相同电压，并同时关闭电压时，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的电流的 关闭时间为295ns，而比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)的关 闭时间为435ns。由此可知，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的栅极结构可大幅降低 装置的关闭时间。
[0077] 图15是本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管的电场分析图。此图的 横轴表示绝缘栅极双极性晶体管从上表面100A至下表面100B的方向（亦即图1中的方 向Y)，纵轴表示此绝缘栅极双极性晶体管于该位置的电场。此实施例是以图8所示的结构 作测试，其中W2/W1的比值为约0. 9/6. 0至约1. 0/5. 9,例如为约0. 95/5. 95,而比较例的 沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)与前述实施例的比较例的沟槽式 IGBT相同。由图15可知，相较于比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式 IGBT)，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管内部的电场分布均匀许多，且图15中的A点 至B点的区间的电场较强。由于较强的电场可具有电洞的阻挡效果，降低关闭时间，故本案 具有较强的电场的绝缘栅极双极性晶体管可大幅降低装置的关闭时间。
[0078] 图16是本发明实施例与比较例的绝缘栅极双极性晶体管在关闭状态下的击穿电 压分析图。此分析图是由电脑软件（TCAD)模拟所得。此实施例是以图8所示的结构作测 试，且其中W2/W1的比值为约0. 9/6. 0至约1. 0/5. 9,例如为约0. 95/5. 95,而比较例的沟槽 式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)与前述实施例的比较例的沟槽式IGBT 相同。图16与表1显示本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管的电流的击穿电压为1250V， 而比较例的沟槽式绝缘栅极双极性晶体管（比较例的沟槽式IGBT)的击穿电压亦为1250V。 由此可知，本发明实施例的绝缘栅极双极性晶体管在降低装置的关闭时间与电流密度的同 时不会影响其击穿电压。
[0079] 再者，表1是以图8所示的结构作