[发明专利]一种纵向RC‑IGBT器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种纵向RC-IGBT(逆导型绝缘栅双极型晶体管)器件。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件。它既有MOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代电力电子电路中的核心电子元器件之一，广泛地应用在诸如通信、能源、交通、工业、医学、家用电器及航空航天等国民经济的各个领域。IGBT的应用对电力电子系统性能的提升起到了极为重要的作用。

在电力电子系统中，IGBT通常需要搭配续流二极管(Free Wheeling Diode)使用以确保系统的安全稳定。因此在传统IGBT模块或单管器件中，通常会有FWD与其反向并联，该方案不仅增加了器件的个数，模块的体积及生产成本，而且封装过程中焊点数的增加会影响器件的可靠性，金属连线所产生的寄生效应还影响器件的整体性能。

为了解决这一问题，文献(Takahash,H；Yamamoto,A；Aono,S；Minato,T.1200V Reverse Conducting IGBT.Proceedings of 2004International Symposium on Power Semiconductor Devices&ICs,2004,pp.24-27)提出了逆导型IGBT(Reverse Conducting IGBT)，成功地将续流二极管集成在IGBT内部。其结构如图1所示，相比于传统无续流能力的IGBT，其特性在于其背部制作了与集电极金属电极3连接的N+集电极短路区10，该区域同器件中P型基区5和N-漂移区7形成了二极管结构，在续流模式下该寄生二极管导通电流。然而背部N+集电极短路区10的引入给器件的正向导通特性造成了不利影响。由图1可见，器件结构中N+源区4、P型基区5、漂移区7和背部N型区10形成了寄生VDMOS结构。当器件正向导通时，在小电流条件下，背部P型集电区9与N型电场阻止层8形成的PN结J2由于压降不足无法开启，此时器件呈现出VDMOS特性。只有当电流增大到一定程度，使得J2压降高于该PN结开启电压后，P+型集电区9才会向N-漂移区中7注入空穴，形成电导调制效应，此时随着电流的提高，器件的正向压降会迅速下降，使得器件电流-电压曲线呈现出折回(Snapback)现象。在低温条件下Snapback现象更加明显，这会导致器件无法正常开启，严重影响电力电子系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的，就是为了抑制传统纵向RC-IGBT的Snapback现象，提高器件的可靠性，提出一种纵向RC-IGBT器件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纵向RC-IGBT器件，如图2所示，其元胞结构包括N型漂移区7、位于N型漂移区7上层的的发射极结构和栅极结构、位于N型漂移区7下层的集电极结构；所述发射极结构包括金属发射极1、P型基区5和N+发射区4，所述P型基区5位于N型漂移区7顶部，所述N+发射区4位于P型基区5顶部两侧，所述金属发射极1位于P型基区5和N+发射区4的上表面；所述集电极结构包括P+集电区9、N+集电极短路区10、金属集电极3和N型电场阻止层8，所述N型电场阻止层8位于N型漂移区7底部，所述P+集电区9和N+集电极短路区10并列位于N型电场阻止层8底部，所述金属集电极3位于P+集电区9的下表面，所述金属集电极3中还具有氧化层12；所述栅极结构由多晶硅栅电极2和栅氧化层6构成，所述多晶硅栅电极位于栅氧化层6中，所述栅氧化层6位于发射极结构两侧的N型漂移区7中；其特征在于，所述集电极结构还包括N型电阻区11，所述N型电阻区11位于P+集电区9中，其侧面与N+集电极短路区10连接，N型电阻区11的下表面与金属集电极3连接。