[实用新型]一种IGBT芯片的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT芯片的结构，属于半导体器件技术领域。

背景技术

由于IGBT具有高频率、大电流、高反压等优良特性,被广泛应用于汽车、高铁、家电、电力电子、航天航空、军事等领域。近年来IGBT各种新工艺、新技术不断的涌现和产生，使IGBT的性能更加完善和优良，例如，中国专利公开号“ 104183634A”公开的一种沟槽栅IGBT芯片，其公开日为2014-12-03。再如，中国专利公开号“ 101494239”公开的一种高速IGBT，其公开日为 2009-07-29。

但现有IGBT器件还存在一些问题需要解决，或者解决得并不能让人满意，比如拖尾（snapback）问题，该问题解决的好坏会影响器件发热，从而影响器件的可靠性。

目前提高开关速度减少拖尾（snapback）的主要方法是减少P+空穴的发射率，减少非平衡载流子寿命和阳极短路等方法，从减少空穴的发射率是能够改善拖尾问题，例如中国专利“ 101494239”，但是因发射率降低带来的是电调制的效果减弱，导通压降增高，使器件的发热量增大也会影响器件的可靠性。阳极短路和减少非平衡载流子寿命的方法其本质都是同减少发射率一样，可减少拖尾（snapback）和提高开关速度，但导通压降的增高并没有真正提高IGBT的性能，只是在导通压降和开关速度之间的平衡。一个优良的IGBT应同时具有导通压降低和良好的开关速度。并且由于IGBT本身只是一个单向导通器件，因此在应用中需要并联一个二级管来承受反向电压，这样对后道封装增加了难度，成本也上升了。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种IGBT芯片的结构。本实用新型在不影响性能参数的同时基本解决了拖尾（snapback），并有效的将二极管集成在IGBT内部，真正实现了IGBT既有低的导通压降又有良好的开关速度，大大提高了器件的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种IGBT芯片的结构，包括ＭＯＳ场效应晶体管和三极管组成的ＩＧＢＴ单元，其特征在于：还包括控制开关Ｑ、电极N₂⁺和隔离罩，所述ＩＧＢＴ单元设置在隔离罩内，隔离罩设置在电极N₂⁺内，控制开关Ｑ分别与电极N₂⁺和三极管连接，当ＩＧＢＴ单元正向导通时，控制开关Ｑ处于关闭状态，当ＩＧＢＴ单元反向导通时，控制开关Ｑ处于开启状态。

所述当IGBT单元处于正向导通时，控制开关Ｑ处于关闭状态，PN结J₂处于反向偏置状态，J₁处于正偏状态。

所述当IGBT单元处于反向导通时，控制开关Ｑ处于开启状态，PN结J₁处于反偏状态，PN结J₂处于正偏状态，P⁺形成电子流出受阻的势垒，电极N₂⁺和控制开关Ｑ连接的电路形成电子流出通路。

所述ＩＧＢＴ单元反向导通时，电极N₂⁺、耗尽区N^-和P形成一个二极管，二极管的N端连接在三极管的集电极P⁺，二极管的P端与三极管的发射极连接。

所述ＩＧＢＴ单元与隔离罩内壁相接触，隔离罩外壁与电极N₂⁺内壁相接触。

所述ＩＧＢＴ单元为一个或多个。

所述隔离罩为由同一种绝缘材料制成的呈筒状的隔离罩。

所述隔离罩包括绝缘填充料和位于绝缘填充料表面的氧化层，绝缘填充料的膨胀系数与ＩＧＢＴ本体材料的膨胀系数接近。

所述控制开关Ｑ与三极管的集电极P⁺连接。

采用本实用新型的优点在于：