[實用新型]一種實現局域壽命控制的IGBT

有效

• 申請號: 201220427314.6
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN202839616U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 吳海平;秦博;肖秀光
• 申請（專利權）人: 寧波比亞迪半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于基本電氣元件領域，涉及半導體器件，特別涉及一種實現局域壽命控制的IGBT。?

背景技術

IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）是一種由BJT(雙極型三極管)和MOSFET?(絕緣柵型場效應管)組成的復合型電壓控制的功率半導體器件，這種器件同時具有功率BJT和功率MOSFET的主要優點：輸入阻抗高，輸入驅動功率小，導通電阻小，電流容量大，開關速度快等。在這個高壓高頻電力電子器件時代，IGBT無疑成為電力電子應用領域的主流器件。IGBT發展到現在大致經歷了三代技術：PT-IGBT（穿通型IGBT）,?NPT-IGBT（非穿通型IGBT）和FS-IGBT（電場終止型IGBT）。穿通與非穿通是指在擊穿電壓下，耗盡層是否穿通n-漂移區（耐壓層）。盡管NPT-IGBT和FS-IGBT技術越來越受到行內青睞，然而對于低壓類IGBT（如600V?IGBT），考慮到NPT-IGBT和FS-IGBT要求能夠處理薄片技術，工藝要求高的特點，普遍采用PT-IGBT結構，從而降低加工難度，減少制造成本。

如圖1所示的PT-IGBT，P+型單晶硅為集電區109，n-耐壓層107和n+緩沖層108通過外延獲得。集電區109作為集電區（背發射區），具有厚度大、摻雜濃度高等特點。器件導通時，PNP晶體管的空穴發射率很高，n-耐壓層107積累了大量的電子空穴對，電導調制效應顯著。器件關斷時，電子很難從背面發射結流出，主要靠基區復合消失，因此開關時間長，開關損耗大。為提高關斷速度，PT-IGBT采用電子輻照或者重金屬摻雜的方法在n-耐壓層107產生大量復合中心，大幅降低其中的載流子壽命，加快IGBT關斷時n-耐壓層107中電子、空穴的復合。

這種方法雖然能夠提高PT-IGBT的關斷速度，但是電子輻照與重金屬摻雜壽命控制的方法屬于全局壽命控制，難以做到局域壽命控制，如在圖1所示的PT-IGBT中，正面PN結J1和J2附近是不需要做壽命控制的，但是電子輻照和重金屬摻雜都不可避免會影響這里的載流子壽命。這種全局壽命控制有一個顯著的缺陷就是，整個器件體區的載流子壽命都會隨著溫度的升高而顯著增加，當溫度升高時，整個n-耐壓層107存儲的載流子濃度顯著增加，通態壓降明顯降低，呈現顯著的負溫度系數，不利于并聯使用，而且關斷損耗也明顯增大，影響了器件的長期可靠使用。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種實現局域壽命控制的IGBT。

為了實現本實用新型的上述目的，本實用新型提供了一種實現局域壽命控制的IGBT，其包括：集電區，所述集電區為重摻雜；在所述集電區之上形成有緩沖層，所述緩沖層為重摻雜，其導電類型與所述集電區的導電類型相反；在所述緩沖層之上形成有漂移區，所述漂移區為輕摻雜，其導電類型與所述集電區的導電類型相反；在所述集電區與所述漂移區之間形成有至少一層低壽命高復合層，所述低壽命高復合層內具有復合中心；在所述漂移區內形成有阱區，在所述阱區內形成有發射區，所述阱區的導電類型與所述集電區的導電類型相同，所述發射區為重摻雜，其導電類型與所述集電區的導電類型相反；在所述漂移區之上依次形成有柵介質層、柵極、隔離層和發射極；在所述集電區之下形成有集電極；所述漂移區、集電區和緩沖層為單晶硅。

本實用新型在集電區與漂移區之間形成有至少一層低壽命高復合層，該低壽命高復合層可以復合器件通態時產生的大量過剩載流子，提高復合電流，減小集電區空穴注入，從而降低關斷拖尾時間，達到降低開關時間、開關損耗的目的，并提高器件抗閂鎖能力。

在本實用新型的一種優選實施例中，低壽命高復合層形成在所述集電區與所述緩沖層之間。

在本實用新型的另一種優選實施例中，低壽命高復合層形成在所述漂移區與所述緩沖層之間。

在本實用新型的再一種優選實施例中，低壽命高復合層包括第一低壽命高復合層和第二低壽命高復合層，所述第一低壽命高復合層形成在所述漂移區與緩沖層之間，所述第二低壽命高復合層形成在所述集電區與緩沖層之間。