[实用新型]一种平面栅IGBT

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率半导体器件，具体讲涉及一种平面栅IGBT。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)综合了电力晶体管(Giant Transistor—GTR)和电力场效应晶体管(Power MOSFET)的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。

绝缘栅双极晶体管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)是MOS结构双极器件，属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器(逆变器)、照相机的频闪观测器、感应加热(InductionHeating)电饭锅等领域。根据封装的不同，IGBT大致分为两种类型，一种是模压树脂密封的三端单体封装型，从TO－3P到小型表面贴装都已形成系列。另一种是把IGBT与FWD(FleeWheelDiode)成对地(2或6组)封装起来的模块型，主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同，分为多种形状及封装方式，都已形成系列化。

IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。MOSFET由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT高出很多。IGBT较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，与同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。IGBT(绝缘栅双极晶体管)同时具有单极性器件和双极性器件的优点，驱动电路简单，控制电路功耗和成本低，通态压降低，器件自身损耗小，是未来高压大电流的发展方向。

IGBT器件有源区是由许多表面MOSFET结构的源胞单位构成，传统的平面栅条形源胞结构的N+注入掺杂区是连续长条形状，连续长条形状的N+注入掺杂区没有抑制IGBT器件的饱和电流，产生过大电流冲击，损坏IGBT器件。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种平面栅IGBT，通过调整N+注入掺杂区域的形状和面积，形成空穴电流旁路和N+掺杂发射区的集成均流电阻复合结构，此结构可以有效抑制IGBT器件的饱和电流，避免过大电流冲击；可以有效抑制IGBT器件的大电流状态下的闩锁(Latch-up)现象，降低空穴电流路径的电阻；可以使得发射极电流更加均匀，避免IGBT器件内局部区域的电流过大；同时还可以维持导通压降较小的变化值。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

本实用新型提供一种平面栅IGBT，所述平面栅IGBT包括衬底、从上到下依次设置在衬底上的正面金属电极、隔离氧化膜，和平面栅极，平面栅极与衬底之间的P阱区，从上到下依次设置于P阱区内N+型掺杂区和P+型掺杂区，依次设置于衬底背面的背面P+掺杂区和背面金属电极；其改进之处在于，所述N+型掺杂区为断续的N+掺杂区域，所述断续的N+掺杂区域形状为长方形，长度与宽度比例为3:2，面积为20至30平方微米，所述P+型掺杂区和断续的N+掺杂区域共同形成平面栅IGBT空穴旁路和发射极集成均流电阻复合结构。

进一步地，所述断续的N+掺杂区域的间隔区域的宽度范围为2至6微米，面积为10至20平方微米；其间隔区域的形状为长方形；所述P+型掺杂区的P+注入能量大于N+型掺杂区的N+注入能量，所述P+型掺杂区形成空穴旁路结构，所述断续的N+掺杂区域形成发射极集成均流电阻结构。

进一步地，所述N型单晶硅片衬底包括：电场截止FS型衬底和非穿通NPT型衬底。

进一步地，当N型单晶硅片衬底采用软穿通SPT型或电场截止FS型时，所述平面栅IGBT包括位于N型单晶硅片衬底背面的N型低浓度缓冲区；若N型单晶硅片衬底采用非穿通NPT型时，则不需要N型低浓度缓冲区。

进一步地，所述平面栅IGBT的正向导通压降为600V至6500V。

与现有技术比，本实用新型达到的有益效果是：