[實用新型]一種逆阻型IGBT

有效

• 申請號: 201721552279.X
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN207409496U
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 羅小蓉;劉慶;黃琳華;魏杰;李聰;魏雨夕;蘇偉;曾莉堯;曹厚華;莫日華;孫燕
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本實用新型屬于功率半導體技術領域，涉及一種逆阻型IGBT。本實用新型的器件，在正向電場截止層N1下表面形成間斷高濃度P+集電區和浮空P1區，且P+集電區和浮空的P1被N1阻隔。施加反向阻斷電壓時，浮空的P1可輔助耗盡N1，降低高濃度的P+集電區/N1結面處高電場峰值，避免集電結發生提前擊穿，最終反向耐壓電場被N2以及槽結構共同截止；對器件施加正向阻斷電壓時，浮空的P1和漂移區被N1阻隔，高濃度的N1使正向電場被截止，耗盡區無法擴展到P1，正向耐壓不會發生退化。相比于NPT型IGBT結構，可縮短漂移區厚度，實現導通壓降和關斷損耗更好的折中特性。

技術領域

本實用新型屬于功率半導體技術領域，涉及一種逆阻型IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術

2001年，由富士電機研發出真正適用于交流變頻應用的600V級垂直結構的逆阻型IGBT器件。該結構通過在P+襯底上外延100um厚的N型漂移區，形成NPT型IGBT實現正向和反向耐壓。直至2014年，逆阻型IGTB對結構上的改進主要體現在終端區的設計，旨在器件承受反向耐壓時，降低由耗盡線擴展至劃片區引起的泄露電流，而器件的元胞區仍為NPT結構。

逆阻型IGBT因具有正反對稱的阻斷能力，在基于矩陣變換器交流-交流(AC-AC)應用領域備受親睞。作為交流-交流(AC-AC)矩陣逆變器中的核心元件，逆阻型IGBT解決了常規IGBT無法承受高的反向電壓的困擾，不需要外串聯高壓二極管來承受外部的反向電壓，減小了矩陣逆變器中所需的元器件數量，同時減小了因外串聯二極管帶來的額外導通能力損耗。

常規FS型IGBT在正向耐壓時，高濃度的FS層可有效截止正向耐壓電場，但在反向阻斷狀態下，底部較高濃度的FS層和高濃度的P+集電極之間會形成高電場峰值，在漂移區還未耗盡條件下，FS層和P+集電區之間的反偏結發生提前擊穿，無法滿足雙向耐壓的應用場合。NPT型IGBT可實現雙向耐壓，但需要較大厚度的漂移區，引起正向導通壓降增大；同時，在關斷狀態下，由于厚的漂移區不能被全耗盡，非耗盡區內的載流子需要通過自身復合，產生較大的拖尾電流，同時器件的關斷能量損耗增大，導致器件的導通壓降和關斷損耗折中性能退化。

實用新型內容：

本實用新型所要解決的，是針對上述問題提出一種逆阻型IGBT。

本實用新型的技術方案是：一種逆阻型IGBT，包括N型高阻區，其特征在于，在N型高阻區上表面中部具有第二N型區6，位于第二N型區6上表面的P阱1，并列位于P阱1上表面的N型發射區2和P型接觸區3；其中N型發射區2和P型接觸區3相互獨立，其共同引出端為發射極；N型高阻區上表面兩側具有兩個對稱的溝槽，與N型發射區2接觸的溝槽為槽柵4，槽柵4包含位于槽內壁的第一絕緣介質層41和由第一絕緣介質層41包圍的第一導電材料42，由槽柵4中的第一導電材料42引出柵電極；與P型接觸區3接觸的溝槽為槽結構5，槽結構5包含位于槽內壁的第二絕緣介質層51和由第二絕緣介質層51包圍的第二導電材料52；

在N型高阻區下表面具有第一N型層7，所述第一N型層7的下層具有多個不連續的P+集電區8，P+集電區8的摻雜濃度高于N型高阻區的摻雜濃度，P+集電區8的引出端為集電極；在相鄰的2個P+集電區8之間的第一N型層7中，具有P型層9。

本實用新型的有益效果為，可實現正向同等的耐壓能力，避免了FS型IGBT反向阻斷耐壓情況下提前擊穿的缺陷，同時能在更薄的漂移區下獲得雙向耐壓，相對于NPT型IGBT結構，有更好的導通壓降和關斷損耗的折中性能。

附圖說明

圖1是實施例1的結構示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，詳細描述本實用新型的技術方案：