[實(shí)用新型]高抗閂鎖能力的IGBT器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821409293.9
• 申請(qǐng)日: 2018-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN208460768U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許生根;楊曉鸞;張金平;姜梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/417
• 分類號(hào): H01L29/417;H01L29/423;H01L29/739
• 代理公司: 蘇州國(guó)誠(chéng)專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本實(shí)用新型涉及一種IGBT器件，尤其是一種高抗閂鎖能力的IGBT器件，屬于IGBT器件的技術(shù)領(lǐng)域。元胞溝槽呈倒T字型，源極接觸孔呈T字型，在源極接觸孔的第二孔區(qū)內(nèi)設(shè)置接觸孔電介質(zhì)層，從而能對(duì)第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的載流子流通路徑進(jìn)行引導(dǎo)，即使得空穴載流子繞開元胞溝槽的槽底向元胞區(qū)集中，在T字型源極接觸孔的作用下，可以使得空穴在有源區(qū)零電位的吸引下，繞開第一導(dǎo)電類型源區(qū)，并能豎直向上集中流向第一孔區(qū)，從而使得IGBT器件中寄生晶閘管更難達(dá)到閂鎖條件，提高IGBT器件的抗閂鎖能力，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種IGBT器件，尤其是一種高抗閂鎖能力的IGBT器件，屬于IGBT器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

IGBT是功率半導(dǎo)體器件中具有代表性的一類器件，因其同時(shí)具有高耐壓、低導(dǎo)通壓降、易驅(qū)動(dòng)、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在開關(guān)電源、變頻調(diào)速、逆變器等許多功率領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，閂鎖問題是影響IGBT可靠性的重要原因之一。

以N型IGBT器件為例，IGBT結(jié)構(gòu)中包含了由N+發(fā)射區(qū)、P型基區(qū)、N-漂移區(qū)和P+集電極區(qū)構(gòu)成的N-P-N-P的四層三結(jié)的晶閘管結(jié)構(gòu)。通過載流子流通路徑來解釋IGBT發(fā)生閂鎖的機(jī)制：當(dāng)IGBT正常工作時(shí)，寄生晶閘管不會(huì)開啟，這是由于正常工作電流下N+發(fā)射區(qū)和P型基區(qū)形成的短路發(fā)射極結(jié)構(gòu)保證了上層NPN管的發(fā)射結(jié)不發(fā)生導(dǎo)通，IGBT電流受到柵極電壓的控制，具有飽和特性；若由于某種原因使IGBT中的電流密度過大，過高的空穴電流流過N+發(fā)射區(qū)下方的P型基區(qū)，該電流在P型基區(qū)路徑電阻上產(chǎn)生壓降，若壓降足夠大則會(huì)使P型基區(qū)與N+發(fā)射區(qū)形成的PN結(jié)正偏，上層的NPN管進(jìn)入放大區(qū)工作，并驅(qū)動(dòng)下層的PNP管，PNP管開啟后又反過來驅(qū)動(dòng)上層NPN管，如此形成正反饋，再生反饋效應(yīng)使得IGBT柵極失去對(duì)電流的控制能力，電流迅速增大，當(dāng)電流增大到一定程度后，可能使IGBT器件過熱燒毀，因此閂鎖現(xiàn)象限制了IGBT的最大安全工作電流。

要抑制寄生晶閘管的閂鎖效應(yīng)，就必須減小上層NPN管和下層PNP管的開基極電流增益，由于寬基區(qū)的下層PNP管在IGBT正常工作時(shí)需要傳導(dǎo)通態(tài)電流，減小其電流增益會(huì)增大IGBT的導(dǎo)通壓降，而上層NPN通常不參與IGBT導(dǎo)通態(tài)電流的傳導(dǎo)，因此，最好是降低上層NPN管的電流增益。現(xiàn)有的防止措施是在增加P型基區(qū)的摻雜濃度，以減小N+區(qū)下方的P型基區(qū)的路徑電阻，以防止N+發(fā)射區(qū)/P型基區(qū)結(jié)發(fā)生正偏，但有可能增加IGBT的閾值電壓并降低反向耐壓。

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，提供一種高抗閂鎖能力的IGBT器件，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效提升IGBT器件的抗閂鎖能力，安全可靠。

按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述高抗閂鎖能力的IGBT器件，包括半導(dǎo)體基板以及位于所述半導(dǎo)體基板中心的元胞區(qū)，所述半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)以及位于所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)上部的第二導(dǎo)電類型基區(qū)；

所述元胞區(qū)包括若干元胞，每個(gè)元胞內(nèi)包括兩個(gè)相鄰的元胞溝槽，所述元胞溝槽位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)內(nèi)，且元胞溝槽的槽底位于所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；

在所述IGBT器件的截面上，元胞溝槽槽底的寬度大于元胞溝槽槽口的寬度，在元胞溝槽內(nèi)的側(cè)壁以及底壁設(shè)置柵氧化層，在設(shè)置柵氧化層的元胞溝槽內(nèi)填充有柵極導(dǎo)電多晶硅；在元胞溝槽相對(duì)應(yīng)外側(cè)壁的第二導(dǎo)電類型基區(qū)內(nèi)設(shè)置第一導(dǎo)電類型源區(qū)，第一導(dǎo)電類型源區(qū)與鄰近元胞溝槽的外側(cè)壁接觸；

在相鄰的元胞溝槽之間設(shè)置源極接觸孔，所述源極接觸孔貫穿第二導(dǎo)電類型基區(qū)，源極接觸孔的孔底位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；所述源極接觸孔包括位于上部的第一孔區(qū)以及位于下部的第二孔區(qū)，所述第一孔區(qū)的寬度大于第二孔區(qū)的寬度，第一孔區(qū)與第二孔區(qū)相互連通，在所述第二孔區(qū)的內(nèi)壁上設(shè)置接觸孔電介質(zhì)層；