[发明专利]一种抗闩锁IGBT器件

说明书

本发明涉及一种抗闩锁IGBT器件，其在半导体基板的第一导电类型基区内设置若干规则排布且相互平行分布的有源元胞，所述有源元胞包括位于第一导电类型基区内上部的第二导电类型基区以及位于所述第二导电类型基区内的第一导电类型源极区，所述第二导电类型基区、第一导电类型源极区与半导体基板第一主面上的源极金属欧姆接触；在所述第二导电类型基区内还设有第一导电类型阻挡环，所述第一导电类型阻挡环位于第一导电类型源极区的外圈，第一导电类型阻挡环外部以及第一导电类型阻挡环与第一导电类型源极之间是第二导电类型基区，第一导电类型阻挡环的一端通过半导体基板第一主面上的绝缘介质层与源极金属绝缘隔离，另一端与沟道侧壁接触。本发明结构紧凑，能有效减少发生闩锁的风险，为降低导通压降提供基础，与现有工艺相兼容，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其是一种抗闩锁IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT器件内存在寄生的晶闸管，即NPNP结构。在器件正常工作的过程中，不希望开通所述寄生的晶闸管。若所述寄生晶闸管处于开通状态，那么IGBT器件的栅极将失去对电流的控制。然而，在IGBT工作过程中，如果流过源极下方的空穴电流太大，那么源极和基区的PN结就会正偏，即源极开始向基区注入电子，基区开始向源极注入空穴，此时寄生的晶闸管导通，即IGBT器件处于闩锁状态。

现在IGBT追求的电流密度越来越大，在器件大电流工作的情况下，器件会有发生闩锁的风险。为了降低IGBT器件在工作过程中发生闩锁的风险，一方面是增加源极下方基区的掺杂浓度，降低这部分区域的电阻，但这很容易影响器件的阈值电压，从而给器件的设计和制造增加难度；另一方面是降低器件背面集电极的掺杂浓度，从而降低导通电流中空穴电流的成分，但这会增加器件的导通压降，尤其是对具有宽N型基区的高压IGBT器件，导通压降会非常大。而且当器件背面掺杂过低时，器件的短路坚固性会降低。

如图1所示，为现有沟槽型IGBT器件的结构，以N型IGBT器件为例，所述IGBT器件包括N型基区7，在N型基区7内的上部设有P型基区6，在P型基区6内设有元胞沟槽13，元胞沟槽13的槽底位于N型基区7内，在元胞沟槽13外壁侧上方设有N+源极区4，在元胞沟槽13的侧壁及底壁覆盖有绝缘栅氧化层14，并在元胞沟槽13内填充有导电多晶硅3。在N型基区7的正面设有源极金属1，所述源极金属1通过N型基区7上的绝缘介质层2与导电多晶硅3绝缘隔离，源极金属1与N+源极区4以及P型基区6内的P型重掺杂区5，所述P型重掺杂区5在P型基区6内还延伸至N+源极区4的下方，但P型重掺杂区5不与元胞沟槽13的外壁相接触。在N型基区7的背面设有集电极结构，所述集电极结构包括P型集电区9以及与所述P型集电区9欧姆接触的集电极金属10。

具体工作时，P型重掺杂区5位于N+源极区4下方的区域部分能形成抗闩锁结构11，为了使器件具有高的抗闩锁性能，形成抗闩锁结构11中的P型掺杂浓度必须非常高，同时高掺杂还必须尽可能的接近元胞沟槽13的侧壁，而由于元胞沟槽13侧壁的P型掺杂直接影响IGBT器件的阈值电压，因此所述抗闩锁结构11给IGBT器件设计和工艺带来很大的难度。

另一方面，为了使IGBT器件在使用过程中不发生闩锁，P型集电区9的掺杂浓度一般比较低，其结深一般也比较浅，这使得N型基区7注入的空穴比较少，电导调制效应不显著，会导致IGBT器件导通压降比较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种抗闩锁IGBT器件，其结构紧凑，能有效减少发生闩锁的风险，为降低导通压降提供基础，与现有工艺相兼容，安全可靠。