[發明專利]一種IGBT器件

在審

• 申請號: 202211103659.0
• 申請日: 2022-09-09
• 公開（公告）號: CN116469911A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 祁金偉;劉倩;張耀輝
• 申請（專利權）人: 蘇州華太電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 北京科慧致遠知識產權代理有限公司 11739
• 代理人: 趙紅凱

1.一種IGBT器件，其特征在于，包括：

第一摻雜類型的集電極(12)；

形成在所述集電極之上的第二摻雜類型的電場終止層(11)；

形成在所述電場終止層之上的第二摻雜類型的電場過渡層(1)；

形成在所述電場過渡層之上的第二摻雜類型的漂移區(2)，以及形成在漂移區內且沿垂直耐壓方向間隔排列的多個第一摻雜類型的柱區(3)；

形成在所述漂移區上方的第一摻雜類型的阱區(7)；

其中，電場過渡層的摻雜濃度電場終止層的摻雜濃度，漂移區和電場過渡層分別能夠發生電導調制效應積累少數載流子；電場過渡層的電荷總量Q_總滿足預設條件使得IGBT器件關斷，所述電場過渡層被完全耗盡，電場在所述電場過渡層降低且在所述電場終止層減小至0，電場過渡層的電荷總量Q_總滿足的預設條件為小于等于k％×Ec/εs，k％為IGBT器件的最小預設工作電壓條件下電場強度占臨界擊穿電場強度的百分比，Ec為Si的臨界擊穿場強。

2.根據權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，k％的取值范圍為大于等于10％小于等于80％。

3.根據權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，電場過渡層的摻雜為均勻摻雜時，電場過渡層摻雜濃度N_D和電場過渡層厚度Wp滿足以下關系：

Q_總＝q×N_D×Wp；

其中，q為單個電子的電荷量。

4.根據權利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，電場過渡層的摻雜為線性變化摻雜時，電場過渡層摻雜濃度N_D和電場過渡層厚度Wp滿足以下關系：

Q_總＝q×G×Wp²/2；

其中，q為單個電子的電荷量，G為斜率。

5.根據權利要求3所述的IGBT器件，其特征在于，所述柱區(3)的下端和漂移區(2)的下端平齊，且所述柱區(3)的下端和漂移區(2)的下端分別與電場過渡層(1)的上表面連接。

6.根據權利要求5所述的IGBT器件還包括：

第二摻雜類型的外延層(4)，形成在所述漂移區(2)之上且位于阱區(7)之下；

其中，所述柱區(3)的上端和漂移區(2)的上端平齊，且所述柱區(3)的上端和漂移區(2)的上端分別與所述外延層的下表面連接。

7.根據權利要求6所述的IGBT器件，其特征在于，電場過渡層的摻雜為均勻摻雜時，電場過渡層摻雜濃度N_D和電場過渡層厚度Wp滿足以下關系式：

n％×k％×BV＝Em×Wp—q×N_DWp²/2εs；

Em＝k％×Ec；

其中，k％為IGBT器件的最小預設工作電壓條件下電場強度占臨界擊穿電場強度的百分比，最小預設工作電壓占擊穿電壓的百分比的取值作為k％的取值；n％為過渡層承擔電壓占最小預設工作電壓的百分比，n％的取值范圍為大于0％小于等于5％，Em為IGBT器件最小預設工作電壓對應的最大場強，Ec取值為0.25Mv/cm，q為單個電子的電荷量，εs為Si的介電常數。

8.根據權利要求7所述的IGBT器件，其特征在于，所述柱區(3)的厚度H_P柱和外延層(4)的厚度H_外延層之和滿足以下關系式：

H_P柱+H_外延層＝p％×k％×BV/Em；

p％+n％＝1；

98％≤H_P柱/(H_P柱+H_外延層)100％；

其中，p％為超級結區承擔電壓占最小預設工作電壓的百分比。