[實(shí)用新型]具有終端結(jié)構(gòu)的場截止型IGBT器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420464575.4
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN204029814U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱袁正;李宗清
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種IGBT器件，尤其是一種具有終端結(jié)構(gòu)的場截止型IGBT器件，屬于IGBT器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）于二十世紀(jì)八十年代被提出和迅速推廣，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中高壓大電流領(lǐng)域，并同MOSFET（金屬-?氧化物-?半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）將功率電子技術(shù)推向了高頻時代，對比其它種類的功率半導(dǎo)體，如雙極型晶體管、MOSFET；所述絕緣柵雙極型晶體管作為一種電壓控制器件，能夠以更低的功率損耗處理更高的功率，并且能夠工作于高頻的電路當(dāng)中，是IGBT?最為突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢。IGBT目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域。

IGBT器件一般分為穿通型（PT型），非穿通型（NPT），場截止型（FS）三種。其中，場截止型IGBT是在靠近集電區(qū)的漂移層中設(shè)置一層濃度更高的區(qū)域，作為緩沖區(qū)。緩沖區(qū)的存在，可以使IGBT器件在達(dá)到相同電壓的前提下，大幅度降低漂移層厚度，用緩沖區(qū)阻擋耗盡層擴(kuò)展，達(dá)到器件耐壓的效果。場截止型（FS）IGBT與PT型IGBT器件和NPT型IGBT相比較，具有更小的芯片厚度和導(dǎo)通損耗，產(chǎn)品性能優(yōu)勢明顯。場截止型IGBT目前已經(jīng)成為IGBT器件的主流產(chǎn)品。

常規(guī)的場截止型IGBT結(jié)構(gòu)如附圖1所示，以N溝道器件為例，在俯視平面上，IGBT器件包含提供器件功能的元胞區(qū)域01和圍繞元胞結(jié)構(gòu)的終端區(qū)域02；在器件第一主表面的元胞區(qū)域，設(shè)置有被絕緣介質(zhì)層016包圍的柵電極017，P型體區(qū)015，N+發(fā)射區(qū)018，結(jié)緣介質(zhì)層019，發(fā)射級金屬0110，柵極引出金屬024；在器件第一主表面對應(yīng)的終端區(qū)域，設(shè)置有P型主結(jié)021，P型分壓環(huán)022，N型截止區(qū)023，截止區(qū)金屬025；在器件第二主表面，設(shè)置有P+型集電區(qū)012，臨近P+型集電區(qū)012的N+型緩沖區(qū)013，與P+型集電區(qū)012歐姆接觸的集電極金屬011。N+型緩沖區(qū)013和P+型集電區(qū)012存在與整個元胞區(qū)域01和終端區(qū)域02。

這種常規(guī)的場截止型IGBT設(shè)計(jì)和工藝比較簡單，但器件也存在問題。主要問題在于：1、終端區(qū)域02的P+型集電區(qū)012與N型漂移層014和P型主結(jié)021構(gòu)成PNP三極管，一般地，由于P型主結(jié)021深度大于元胞區(qū)域中的P型體區(qū)015的深度，即終端區(qū)域02的PNP三極管的基區(qū)寬度小于元胞區(qū)域01的寄生PNP三極管基區(qū)寬度。因此在終端區(qū)域02有可能在元胞區(qū)域01擊穿前，發(fā)生三極管二次擊穿，造成器件燒毀。2、器件導(dǎo)通時，P型集電極發(fā)射的空穴會同時在元胞區(qū)域01和終端區(qū)域02對應(yīng)的N型漂移層014中形成積累。終端區(qū)域02對應(yīng)的漂移層中存儲的空穴并不會對器件的飽和壓降造成影響，但當(dāng)器件截止時，終端截止區(qū)域?qū)?yīng)的漂移層中存儲的空穴會被耗盡層掃出或與電子復(fù)合，增加了器件的開關(guān)損耗。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，一種能有效的提高IGBT性能，并且與現(xiàn)有IGBT工藝兼容，不增加產(chǎn)品技術(shù)難度和工藝成本的IGBT器件和制造工藝是極其必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有終端結(jié)構(gòu)的場截止型IGBT器件，其能有效降低現(xiàn)有的場截止型IGBT器件的開關(guān)損耗，提高IGBT器件的使用可靠性。

按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述具有終端結(jié)構(gòu)的場截止型IGBT器件，在所述IGBT器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的元胞區(qū)和終端區(qū)，所述元胞區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)域，終端區(qū)環(huán)繞包圍所述元胞區(qū)；在所述IGBT器件的截面上，所述半導(dǎo)體基板具有兩個相對應(yīng)的主面，所述主面包括第一主面以及第二主面，半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)；在所述半導(dǎo)體基板第一主面的元胞區(qū)內(nèi)設(shè)置IGBT器件結(jié)構(gòu)，在所述第一主面的終端區(qū)內(nèi)設(shè)置終端保護(hù)結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體基板的第二主面上，設(shè)置有與第二導(dǎo)電類型集電區(qū)歐姆接觸的集電極金屬，第二導(dǎo)電類型集電區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)間通過第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)相隔離；

所述第二導(dǎo)電類型集電區(qū)包括位于元胞區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型第一集電區(qū)以及位于終端區(qū)的第二導(dǎo)電類型第二集電區(qū)；第一導(dǎo)電類型緩沖區(qū)包括位于元胞區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型第一緩沖區(qū)以及位于終端區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型第二緩沖區(qū)。