[實用新型]一種抗耐壓沖擊軟關斷的IGBT器件結構

有效

• 申請號: 201721875361.6
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN207690799U
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 朱袁正;張碩
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本實用新型屬于半導體器件的制造技術領域，涉及一種抗耐壓沖擊軟關斷IGBT器件結構及其制造方法，在IGBT器件的截面上，包括第一導電類型漂移區，第一導電類型漂移區的上表面為第一主面，下表面為第二主面，第二主面側設置有第二導電類型集電區，其特征在于，在第二主面側，第二導電類型集電區與第一導電類型漂移區間設置有第一導電類型電場緩沖層，從第一主面指向第二主面的方向上，第一導電類型電場緩沖層中第一導電類型雜質離子的摻雜濃度分布呈梯度逐漸增大；本實用新型通過優化背面電場緩沖層結構，用于弱化電場下降斜率，提升器件耐電壓沖擊能力，同時降低空穴的復合速率，降低電流的關斷速度，實現器件的軟關斷特性。

技術領域

本實用新型涉及一種IGBT器件結構，尤其是一種抗耐壓沖擊軟關斷的IGBT器件結構，屬于半導體器件的制造技術領域。

背景技術

IGBT 的全稱是 Insulate Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極晶體管。它兼具MOSFET 和GTR的多項優點，極大的擴展了功率半導體器件的應用領域。作為新型電力半導體器件的主要代表，IGBT 被廣泛用于工業、信息、新能源、醫學、交通、軍事和航空領域。 IGBT 是目前最重要的功率器件之一。IGBT 由于具有輸入阻抗高,通態壓降低，驅動電路簡單，安全工作區寬，電流處理能力強等優點，在各種功率開關應用中越來越引起人們的重視。它在電機控制，中頻開關電源和逆變器、機器人、空調以及要求快速低損耗的許多領域有著廣泛的應用。

IGBT的抗耐壓沖擊能力是考核器件可靠性的重要指標之一，現有的IGBT技術中多數是通過提高終端耐壓能力，或者降低元胞表面電場，如專利ZL 2016 2 0229014.5具有載流子存儲結構的IGBT器件等。

IGBT關斷電流過快將會引起電壓的過沖及EMI效應，因此也是IGBT器件的主要優化方向之一，現有的軟關斷IGBT技術，如專利CN201710827889 具有軟關斷特性的FS型IGBT器件，是通過在第一導電類型漂移區設置高電離率區域實現，該方法的缺點是，工藝實現較為困難。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提出了一種抗耐壓沖擊軟關斷IGBT器件結構及其制造方法，通過優化背面電場緩沖層結構，用于弱化電場下降斜率，提升器件耐電壓沖擊能力，同時降低空穴的復合速率，降低電流的關斷速度，實現器件的軟關斷特性，本實用新型制作工藝與現有IGBT工藝兼容，不增加產品技術難度和工藝成本。

為實現以上技術目的，本實用新型的技術方案是：一種抗耐壓沖擊軟關斷的IGBT器件結構，包括：在所述IGBT器件的俯視平面上，包括位于器件中心區的有源區和位于有源區外圍的終端保護區；

在所述IGBT 器件的截面上，包括第一導電類型漂移區，所述第一導電類型漂移區的上表面為第一主面，下表面為第二主面，所述第二主面側設置有第二導電類型集電區，其特征在于，在第二主面側，所述第二導電類型集電區與第一導電類型漂移區間設置有第一導電類型電場緩沖層，從第一主面指向第二主面的方向上，所述第一導電類型電場緩沖層中第一導電類型雜質離子的摻雜濃度分布呈梯度逐漸增大。

進一步地，所述第一導電類型電場緩沖層為一層或多層。

進一步地，所述第一導電類型電場緩沖層中第一導電類型雜質離子的摻雜濃度大于第一導電類型漂移區，且靠近第二導電類型層集電區側的雜質濃度高于靠近第一導電類型漂移區側的雜質濃度。

進一步地，所述第二導電類型集電區上設置有集電極金屬，所述集電極金屬與第二導電類型集電區歐姆接觸。

進一步地，在所述IGBT 器件的截面上，在第一主面上，有源區內，設置有多個被絕緣絕緣介質層包圍的溝槽柵電極，各個溝槽柵電極兩側設置有第二導電類型體區，第二導電類型體區內設置有第一導電類型發射區，第二導電類型體區和第一導電類型發射區均與發射極金屬歐姆接觸；所述溝槽柵電極與發射極金屬間被絕緣絕緣介質層隔離，且在任一方向上與發射極金屬均無電性連通。