[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

本申請實施例提供了一種IGBT器件，包括集電極；形成在集電極之上的電場終止層；形成在電場終止層之上的電場過渡層；形成在電場過渡層之上的漂移區，以及形成在漂移區內的多個的柱區；形成在漂移區上方的阱區；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Qsubgt;總/subgt;小于等于k％×Ec/εs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。k％為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。本申請實施例解決了傳統的SJ?IGBT器件關斷能量損耗較大的技術問題。

技術領域

本申請涉及功率器件技術領域，具體地，涉及一種IGBT器件。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，IGBT)作為全控型電壓驅動式功率半導體器件，廣泛應用于大功率電力變換領域。IGBT器件由雙極型三極管(Bipolar?Junction?Transistor，BJT))和絕緣柵型場效應管(Metal?OxideSemiconductor，MOS)復合構成，兼有金屬-氧化物-半導體場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，MOSFET)的高輸入阻抗和電力晶體管(GiantTransistor，GTR)的低導通壓降兩方面的優點，適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

超級結(Super?Junction)技術為功率器件性能提升提供新的技術手段。利用交錯排布的N型區和P型區，超級結結構能夠將漂移區電場進行平坦化調控，有效降低功率器件漂移區厚度，以達到提升器件的擊穿電壓的目的。

傳統的SJ-IGBT器件，如圖1所示，1是P-集電區，2是N-漂移區，3是P型超級結區域，4是N型第二次外延，5是柵氧化層，6是柵極，7是Pwell，8是N+發射極，9是介質層，10是發射極金屬，11是P+集電極，12是集電極金屬。傳統的超級結IGBT器件，N-漂移區2中位于P型超級結區域以下的部分會存儲大量的空穴導致拖尾電流，拖尾電流導致關斷損耗較大。

圖2為圖1所示的同一個傳統的SJ-IGBT器件關斷時發射極和集電極施加不同的電壓形成的電場變化示意圖，豎軸為圖1中從Pwell7到N-漂移區2的距離，橫軸為傳統的SJ-IGBT器件在關斷時發射極和集電極施加不同的電壓形成的實際電場的強度。傳統的SJ-IGBT器件關斷時，在發射極和集電極施加較低電壓如200V時，電場終止在N-漂移區2內，虛線位置為電場終止的位置，這樣，N-漂移區2虛線以上的部分空穴都被耗盡，但是N-漂移區2虛線以下的部分仍然存在空穴，因此產生拖尾電流，圖2中，圓圈為空穴。由此可以看出，傳統的SJ-IGBT器件關斷時，在發射極和集電極施加的電壓越小，拖尾電流越大，關斷損耗越大。

相較于傳統高壓IGBT，SJ-IGBT器件作為新一代高速IGBT器件，具有更佳的器件優值。更低的導通壓降、更低的開關損耗、更高的開關速度使得器件具備極大的應用價值，其優異的電學性能已經獲得實驗驗證。

盡管SJ-IGBT器件性能已有很大提升，但受制于雙極性器件電導調制效應，器件在關斷過程依然存在拖尾電流問題，導致器件具有較大的關斷能量損耗。

因此，傳統的SJ-IGBT器件在關斷過程依然存在拖尾電流問題，導致SJ-IGBT器件具有較大的關斷能量損耗，是本領域技術人員急需要解決的技術問題。

在背景技術中公開的上述信息僅用于加強對本申請的背景的理解，因此其可能包含沒有形成為本領域普通技術人員所知曉的現有技術的信息。

發明內容

本申請實施例提供了一種IGBT器件，以解決傳統的SJ-IGBT器件在關斷過程拖尾電流帶來的關斷能量損耗較大的技術問題。