一种具有空穴路径区的RC-IGBT制造技术

本发明专利技术提供了一种具有空穴路径区的RC

【技术实现步骤摘要】
一种具有空穴路径区的RC
‑
IGBT


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种具有空穴路径区的RC
‑
IGBT。

技术介绍

[0002]功率模块是最重要的节能设备之一，广泛应用于家电、工业、汽车等应用场合。传统的功率模块通常含有一对或几对IGBT和续流二极管(FWD)芯片。在模块额定电流较小的情况下，由于芯片安装空间和键合线布局的设计规则限制，很难缩小尺寸，也很难降低产品成本。近年来，一种将FWD和IGBT集成到单个芯片中的反向导通IGBT(RC
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IGBT)，作为克服这些问题的器件引起了相当大的关注。
[0003]如何同时提升集成FWD和IGBT特性是RC
‑
IGBT所面临的一大挑战。由于RC
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IGBT将FWD和IGBT集成到单个芯片中，RC
‑
IGBT结构的改变将会导致器件FWD和IGBT特性同时发生变化，因此RC
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IGBT需要同时优化二者的问题。IGBT领域目前学者们的关注点在于如何降低EMI噪声与降低关断损耗，而RC
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IGBT中的集成二极管则需要着重改进其导通压降。

技术实现思路

[0004]针对同时优化RC
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IGBT中的集成FWD和IGBT特性的需求，本专利技术提供了一种具有空穴路径区的RC
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IGBT如图1所示。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有空穴路径区的RC
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IGBT，其元胞结构包括：从下往上依次设置P+集电区(1)、N+集电区(2)，N型缓冲层(3)和N型漂移区(4)，正面结构包含由载流子存储层(5)、P型基区(6)、及P+型发射区(7)和N+型发射区(8)所组成的主流区，P型浮空区(9)，以及由P型空穴路径区(10)、及P+型欧姆接触区(11)所构成的空穴路径区。发射区间有SiO2氧化层(12)和多晶硅(13)构成的沟槽栅。此外所述结构中AG1、AG2为连接栅极的真栅，DG为连接发射极的假栅。
[0006]本专利技术的技术方案相对常规RC
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IGBT器件，主要针对P型浮空区进行改进。在P型浮空区(9)添加连接发射极的假栅DG，并在假栅DG与邻近真栅AG2之间添加P型空穴路径区(10)及P+型欧姆接触区(11)，形成狭窄的空穴路径区，并使其直接连接发射极。本专利技术的优势体现在：在正向导通阶段，相比常规RC
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IGBT器件，流入P型浮空区(9)的空穴会被抽取至发射极，从而降低P型浮空区(9)的电位，减小位移电流，增加栅极可控性，减小EMI噪声；在正向关断阶段，相比常规RC
‑
IGBT器件，新器件拥有空穴路径区这一额外的空穴通路，加快器件关断速度，降低关断损耗；在反向导通阶段，相比常规RC
‑
IGBT器件，新器件的空穴路径区可以为集成二极管的导通提供额外的路径，优化集成二极管的导通特性。
[0007]进一步地，改变P型浮空区(9)的深度，使其比沟槽栅深度稍大，从而减少所述结构在开启阶段聚集在P型浮空区(9)下方的载流子数，增大有源区的载流子数，降低正向导通压降。
[0008]进一步地，减小空穴路径区的宽度，以获得更强的载流子注入增强效应(IE效应)，从而吸引更多载流子聚集，减小正向导通压降。
[0009]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种具有空穴路径区的RC
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IGBT，该结构在常规RC
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IGBT结构的基础上，在P型浮空区添加连接发射极的假栅，形成连接发射极的狭窄空穴路径区。从而减小正向导通阶段的EMI噪声，降低正向关断阶段的关断损耗，降低反向导通阶段的导通压降，同时优化集成FWD与IGBT的特性。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的结构示意图；
[0011]图2为常规IGBT的结构示意图；
具体实施方式
[0012]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0013]本专利技术提出了具有空穴路径区的RC
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IGBT，其元胞结构如图1所示，包括：从下往上依次设置P+集电区(1)、N+集电区(2)，N型缓冲层(3)和N型漂移区(4)，正面结构包含由载流子存储层(5)、P型基区(6)、及P+型发射区(7)和N+型发射区(8)所组成的主流区，P型浮空区(9)，以及由P型空穴路径区(10)、及P+型欧姆接触区(11)所构成的空穴路径区。发射区间有SiO2氧化层(12)和多晶硅(13)构成的沟槽栅。此外图1中AG1、AG2为连接栅极的真栅，DG为连接发射极的假栅。
[0014]本专利技术的技术方案相对常规RC
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IGBT器件，主要针对浮空P区进行改进。如图1所示，在P型浮空区(9)添加连接发射极的假栅DG，并在假栅DG与邻近真栅AG2之间添加P型空穴路径区(10)及P+型欧姆接触区(11)，形成狭窄的空穴路径区，并使其直接连接发射极。
[0015]本专利技术的工作原理为：
[0016]在器件正向导通阶段，假栅DG附近的N型漂移区(4)反型为P区，并与空穴路径区相连形成空穴通路抽取P型浮空区(9)的空穴至发射极，从而降低P型浮空区(9)的电位，减小P型浮空区(9)流向栅极的位移电流，增加栅极电阻Rg对集电极
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发射极电流变化率dI
c
/dt的可控性，减小EMI噪声。在器件正向关断阶段，空穴路径区额外的空穴通路能够加快器件空穴抽取速率，加快器件关断速度，减小拖尾电流，降低关断损耗E
off
。在器件反向导通阶段，空穴路径区为集成二极管的导通提供额外的路径，降低导通压降，优化集成二极管的导通特性。
[0017]进一步地，改变P型浮空区(9)的深度，使其比沟槽栅深度稍大，从而减少所述结构在开启阶段聚集在P型浮空区(9)下方的载流子数，增大有源区的载流子数，降低正向导通压降。
[0018]进一步地，减小空穴路径区的宽度，以获得更强的载流子注入增强效应(IE效应)，从而吸引更多载流子聚集，减小正向导通压降。
[0019]综上所述，本专利技术提供了一种具有空穴路径区的RC
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IGBT，该结构在常规RC
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IGBT结构的基础上，针对浮空P区进行改进，在P型浮空区添加连接发射极的假栅，形成连接发射极的狭窄空穴路径区。从而减小正向导通阶段的EMI噪声，降低正向关断阶段的关断损耗，
降低反向导通阶段的导通压降，优化了集成FWD与IGBT的特性。同时通过改变P型浮空区(9)的深度与减小空穴路径区的宽度，达到降低正向导通压降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有空穴路径区的RC
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IGBT，其元胞结构从下往上依次为：P+集电区(1)、N+集电区(2)，N型缓冲层(3)和N型漂移区(4)，正面结构包含由载流子存储层(5)、P型基区(6)、及P+型发射区(7)和N+型发射区(8)所组成的主流区，P型浮空区(9)，以及由P型空穴路径区(10)、及P+型欧姆接触区(11)所构成的空穴路径区；发射区间有SiO2氧化层(12)和多晶硅(13)构成的沟槽栅；此外所述结构中AG1、AG2为连接栅极的真栅，DG为连接发射极的假栅。2.根据权利要求1所述的具有空穴路径区的RC
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IGBT，其特征在于，相比常规RC
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【专利技术属性】
技术研发人员：伍伟，喻明康，高崇兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：