[發明專利]逆導型絕緣柵雙極型晶體管及其制作方法、電力電子設備

有效

• 申請號: 201711034355.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107845673B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 何昌
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發明公開了一種逆導型絕緣柵雙極型晶體管及其制作方法、電力電子設備，以改善逆導型絕緣柵雙極型晶體管的負阻效應，提高器件的可靠性。逆導型絕緣柵雙極型晶體管包括集電極金屬、位于集電極金屬前側且交替排列的第一P型集電區和N型集電區，以及對應設置在每個N型集電區前側的第二P型集電區，第二P型集電區與N型集電區相對設置，集電極金屬通過貫穿N型集電區的接觸孔槽與第二P型集電區連接。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別是涉及一種逆導型絕緣柵雙極型晶體管及其制作方法、電力電子設備。

背景技術

在電力電子領域，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是最具代表性的功率器件。IGBT是由雙極結型晶體管(Bipolar JunctionTransistor，BJT)和金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOS)組成的復合全控型電壓驅動式半導體功率器件，非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

在很多應用場合中，IGBT需要反并聯一個二極管來實現續流。逆導型絕緣柵雙極型晶體管(Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-IGBT)將IGBT和二極管集成在同一塊芯片上，從而使器件兼備正向導通能力和反向導通能力，并且可以提高芯片的集成度，節約制造成本。這種新型功率器件已成為當前研究的熱點。

RC-IGBT正向導通的時候，其導電模式會存在一個由單電子導電向雙極性導電轉換的過程。單電子導電模式下，只有電子參與導電，器件導通電壓高，電流密度小；雙極性導電模式下，電子和空穴均參與導電，在很小的導通電壓下就能達到很大的電流密度。當RC-IGBT在兩種導電模式之間轉換時，會出現電流持續增長而電壓反而下降的現象，這種現象稱為負阻效應。RC-IGBT的負阻效應會使器件出現一系列可靠性問題。例如，當RC-IGBT并聯使用時，會使器件間電流分配不均勻，從而導致一些器件因電流過大而燒毀，一些器件因電流過小而難以開啟工作。

因此，如何改善RC-IGBT的負阻效應，提高器件可靠性，是當前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種RC-IGBT及其制作方法、電力電子設備，以改善RC-IGBT的負阻效應，提高器件的可靠性。

本發明實施例提供了一種RC-IGBT，包括集電極金屬、位于所述集電極金屬前側且交替排列的第一P型集電區和N型集電區，以及對應設置在每個所述N型集電區前側的第二P型集電區，所述第二P型集電區與所述N型集電區相對設置，所述集電極金屬通過貫穿所述N型集電區的接觸孔槽與所述第二P型集電區連接。

可選的，所述第一P型集電區和所述N型集電區層疊設置，相鄰的所述第一P型集電區通過所述接觸孔槽間隔。

可選的，所述N型集電區包括位于相鄰兩個所述第一P型集電區之間的第一部分，以及位于所述第一P型集電區和所述第二P型集電區之間的第二部分，所述接觸孔槽貫穿所述所述第一部分和所述第二部分。

可選的，RC-IGBT還包括位于所述第一P型集電區和所述第二P型集電區前側的N型緩沖層。

在本發明實施例技術方案中，N型集電區的前側設置了第二P型集電區，集電極金屬通過貫穿N型集電區的接觸孔槽與第二P型集電區連接。當器件正向導通時，第一P型集電區和第二P型集電區對電子提供了一個高的勢壘，從而能有效的延長電子電流路徑，這等效于增加了集電極側的電阻，相應的，集電極側的壓降增加，使得器件在很小的電流密度下就能進入雙極性導電模式，從而有效的抑制了電壓折回現象，即改善了負阻效應，提高了器件的可靠性。