[發(fā)明專利]一種具有超結的逆導型IGBT

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• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110444584A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 鄭崇芝;夏云;譙彬;李青嶺;孫瑞澤;劉超;施宜軍;信亞杰;王方洲;陳萬軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 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

本發(fā)明涉及功率半導體技術，特別涉及一種具有超結的逆導型IGBT。相對于傳統(tǒng)的超結逆導型IGBT，本發(fā)明將集電極區(qū)中的一部分的P+集電極區(qū)用N+集電區(qū)替換，并且用P型條以及介質隔離層將N型漂移區(qū)分為兩個不相連的N型漂移區(qū)區(qū)域，P+集電極區(qū)與N+集電區(qū)各位于其中一個N型漂移區(qū)，器件正向導通時，由于左右兩個N型漂移區(qū)相對隔離，因此導通狀態(tài)近似于左側IGBT雙極導通狀態(tài)與右側MOS單極導通狀態(tài)的疊加，不存在snapback現(xiàn)象。由于N+集電區(qū)的存在，器件能實現(xiàn)逆向導通。本發(fā)明的有益成果：實現(xiàn)逆向導通能力，無snapback現(xiàn)象，同時優(yōu)化了逆向導通時電流分布。

技術領域

本發(fā)明屬于功率半導體技術領域，特別涉及一種具有超結的逆導型IGBT(Insulated gate bipolar transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術

逆導型IGBT是一種具有反向導通能力的IGBT。普通的IGBT不具備逆向導通能力，因此在應用時常會反向并聯(lián)一個二極管進行續(xù)流保護。但是這樣會導致系統(tǒng)體積增大，并且會引入寄生效應影響系統(tǒng)的可靠性。

傳統(tǒng)的逆導型IGBT通過將一部分集電極區(qū)的P+區(qū)域替換成N+區(qū)來實現(xiàn)逆導功能。這對N+與P+區(qū)域的比例有一定的要求，N+區(qū)域過大，可能導致器件出現(xiàn)電壓折回(snapback)效應，而N+區(qū)域越小，反向的電流分布會越不均勻。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的，就是針對上述問題，提出一種具有超結的逆導型IGBT。

本發(fā)明的技術方案：一種具有超結的逆導型IGBT，其元胞包括集電極結構、耐壓層結構、發(fā)射極結構和柵極結構，耐壓層結構位于集電極結構之上，發(fā)射極結構和柵極結構位于耐壓層結構之上；

所述發(fā)射極結構包括位于耐壓層結構上表面的P型阱區(qū)8，位于P型阱區(qū)8上表面的N+發(fā)射極區(qū)10和P+體接觸區(qū)9，N+發(fā)射極區(qū)10位于P+體接觸區(qū)9兩側，P+體接觸區(qū)9上表面具有絕緣層11，絕緣層11向兩側延伸與N+發(fā)射極區(qū)10上表面接觸，N+發(fā)射極區(qū)10和P+體接觸區(qū)9的共同引出端為發(fā)射極E；

所述柵極結構為溝槽柵，溝槽柵由第一絕緣介質11和位于第一絕緣介質11之中的第一導電材料12構成；所述第一導電材料12的引出端為器件的柵極G；所述溝槽柵位于器件兩端并從器件表面垂直貫穿P型阱區(qū)8，溝槽柵的側面與P型阱區(qū)8和N+型發(fā)射極區(qū)10的側面接觸；

所述耐壓層結構包括N型漂移區(qū)5以及P型條6，所述P型條6在N型漂移區(qū)5中間隔分布，所述P型條6的上表面與P型阱區(qū)8的下表面相連接，所述P型條6與N型漂移區(qū)5組成超結結構，所述溝槽柵延伸入N型漂移區(qū)5中，N型漂移區(qū)5的上表面還與P型阱區(qū)8下表面接觸；

所述集電極結構包括P+集電極區(qū)2、N+集電極區(qū)1和N型緩沖層3，所述N型緩沖層3的上表面與耐壓層相連接，所述P+集電極區(qū)2以及N+集電極區(qū)1的上表面與N型緩沖層3相連接，所述P+集電極區(qū)2以及N+集電極區(qū)1的共同引出端為集電極C；

其特征在于，所述集電極結構還包括絕緣介質隔離層4，絕緣介質隔離層4將P+集電極區(qū)2以及N+集電極區(qū)1分隔開，并且貫穿N型緩沖層3后延伸入P型條6中，位于P型條6中的絕緣介質隔離層4的側面與上表面與N型漂移區(qū)5接觸。

本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明的逆導型IGBT實現(xiàn)了逆向導通的能力，相對于傳統(tǒng)的逆導型IGBT而言，本發(fā)明消除了snapback現(xiàn)象，可以在更小的元胞寬度下實現(xiàn)逆導功能，并且反向導通電流更加均勻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的具有超結的逆導型IGBT示意圖；

圖2是常規(guī)超結IGBT示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述