[发明专利]逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制作方法、电力电子设备

说明书

本发明公开了一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制作方法、电力电子设备，以改善逆导型绝缘栅双极型晶体管的负阻效应，提高器件的可靠性。逆导型绝缘栅双极型晶体管包括集电极金属、位于集电极金属前侧且交替排列的第一P型集电区和N型集电区，以及对应设置在每个N型集电区前侧的第二P型集电区，第二P型集电区与N型集电区相对设置，集电极金属通过贯穿N型集电区的接触孔槽与第二P型集电区连接。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制作方法、电力电子设备。

背景技术

在电力电子领域，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是最具代表性的功率器件。IGBT是由双极结型晶体管(Bipolar JunctionTransistor，BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOS)组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

在很多应用场合中，IGBT需要反并联一个二极管来实现续流。逆导型绝缘栅双极型晶体管(Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-IGBT)将IGBT和二极管集成在同一块芯片上，从而使器件兼备正向导通能力和反向导通能力，并且可以提高芯片的集成度，节约制造成本。这种新型功率器件已成为当前研究的热点。

RC-IGBT正向导通的时候，其导电模式会存在一个由单电子导电向双极性导电转换的过程。单电子导电模式下，只有电子参与导电，器件导通电压高，电流密度小；双极性导电模式下，电子和空穴均参与导电，在很小的导通电压下就能达到很大的电流密度。当RC-IGBT在两种导电模式之间转换时，会出现电流持续增长而电压反而下降的现象，这种现象称为负阻效应。RC-IGBT的负阻效应会使器件出现一系列可靠性问题。例如，当RC-IGBT并联使用时，会使器件间电流分配不均匀，从而导致一些器件因电流过大而烧毁，一些器件因电流过小而难以开启工作。

因此，如何改善RC-IGBT的负阻效应，提高器件可靠性，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种RC-IGBT及其制作方法、电力电子设备，以改善RC-IGBT的负阻效应，提高器件的可靠性。

本发明实施例提供了一种RC-IGBT，包括集电极金属、位于所述集电极金属前侧且交替排列的第一P型集电区和N型集电区，以及对应设置在每个所述N型集电区前侧的第二P型集电区，所述第二P型集电区与所述N型集电区相对设置，所述集电极金属通过贯穿所述N型集电区的接触孔槽与所述第二P型集电区连接。

可选的，所述第一P型集电区和所述N型集电区层叠设置，相邻的所述第一P型集电区通过所述接触孔槽间隔。

可选的，所述N型集电区包括位于相邻两个所述第一P型集电区之间的第一部分，以及位于所述第一P型集电区和所述第二P型集电区之间的第二部分，所述接触孔槽贯穿所述所述第一部分和所述第二部分。

可选的，RC-IGBT还包括位于所述第一P型集电区和所述第二P型集电区前侧的N型缓冲层。

在本发明实施例技术方案中，N型集电区的前侧设置了第二P型集电区，集电极金属通过贯穿N型集电区的接触孔槽与第二P型集电区连接。当器件正向导通时，第一P型集电区和第二P型集电区对电子提供了一个高的势垒，从而能有效的延长电子电流路径，这等效于增加了集电极侧的电阻，相应的，集电极侧的压降增加，使得器件在很小的电流密度下就能进入双极性导电模式，从而有效的抑制了电压折回现象，即改善了负阻效应，提高了器件的可靠性。