[实用新型]一种逆向阻断型IGBT

说明书

技术领域

一种逆向阻断型IGBT，属于半导体制造技术领域。

背景技术

现有技术中，常规的IGBT结构如图11所示，包括N型漂移层2，在N型漂移层2的抵底部设置有P+型衬底4，在P+型衬底4的下部设置底层金属层3并引出集电极，在N型漂移层2的上表面设置若干MOS结构，自MOS结构内引出栅极，在MOS结构的上部设置顶层金属层1并引出发射极。

在将IGBT正向连接时，即发射极连接外接电源负极，集电极连接外接电源正极，当栅极和发射极未施加正向电压时，由于IGBT内部N型漂移层2与MOS结构的P型基区之间形成的PN结反向截止，因此IGBT本身可承受较高的外部电压，IGBT处于正向阻断状态。当在栅极和发射极之间施加一个大于MOS结构开启电压的正向电压时，MOS结构内形成电流可流通的导电沟槽，进一步促使IGBT导通。在将IGBT反向连接时，即发射极连接外接电源正极，集电极连接外接电源负极，此时IGBT内部虽然N型漂移层2与MOS结构的P型基区之间形成的PN结处于正向导通状态，但是由于P+型衬底4与N型漂移层2之间形成的PN结反向截止，因此理论上IGBT仍然可以承受较高的外部电压。

但是由于在芯片制造时，需要按照预定切割线9对芯片进行切割，因此在IGBT反向连接时，在芯片的切口处容易出现漏流，因此IGBT在反向连接时无法承受较高的外部电压，大大降低了IGBT的性能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置隔离柱，对预定切割线处的PN结进行保护，避免了外部连接反向电压时预定切割线处的PN结存在漏流的逆向阻断型IGBT。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该逆向阻断型IGBT，包括漂移区，在漂移区的上表面并排形成若干MOS结构，在漂移区的下方设置有半导体类型与漂移区相反的衬底，在漂移区的外端设置有预定切割线，其特征在于：在衬底与漂移区之间设置有半导体类型与衬底相同的外延层，在最外侧MOS结构与预定切割线之间设置有若干隔离柱，隔离柱的上表面与漂移区的上表面平齐，其下表面穿过外延层后与衬底接触。

优选的，在所述的最外侧MOS结构与隔离柱之间还设置有若干降压环，降压环设置在漂移区的上表面。

或者最外侧MOS结构与隔离柱之间不设置降压环，而由终止区进行代替，使用这种终止区设计可以大大缩小终止区的面积，从而减小芯片的面积，提升了芯片有效面积的使用率，大大降低成本。

优选的，在漂移区的上方设置有顶层氧化硅层，顶层氧化硅层自最外侧MOS结构处向外延伸至预定切割线处。

优选的，所述的漂移区为N型漂移层，所述的衬底为P+型衬底，所述的外延层为P型外延层。

优选的，所述的隔离柱为氧化硅隔离柱或半导体类型与衬底相同的半导体隔离柱。

优选的，在所述的最外侧MOS结构与隔离柱之间还设置有终止区，终止区设置在漂移区的上表面。

优选的，在所述的漂移区与外延层之间设置有半导体类型与漂移区相同的缓冲层。

优选的，所述的MOS结构为平面式或沟槽式。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

通过在芯片的实际功能区和预定切割线之间设置有多个起到绝缘作用的氧化硅隔离柱，因此在完成芯片切割之后对切割处的PN结实现了有效保护，因此本逆向阻断型IGBT在外部接入反向电源时，切割处的PN结不会出现反向漏流，实现了反向阻断的功能。

在本逆向阻断IGBT的制造方法中，由于氧化硅隔离柱是在P+型衬底上首先形成的氧化硅材料后再进行刻蚀后得到的，因此氧化硅隔离柱本身的内部结构更为紧密均匀，大大提高了隔离的可靠性。在传统制作方法的N型漂移层处开设沟槽后而进行氧化硅填充的方式也可以得到氧化硅隔离柱，但是该方法在实施时，由于氧化硅隔离柱的高度较高，因此需要形成的沟槽的深度较深，所以在进行氧化硅填充后最终形成的氧化硅隔离柱的内部容易出现空洞、缝隙等缺陷，因此隔离效果较差，会大大影响IGBT芯片反向阻断的可靠性。

附图说明

图1为逆向阻断型IGBT实施例1结构示意图。

图2~图4为逆向阻断型IGBT制造方法实施例1流程示意图。

图5为逆向阻断型IGBT实施例2结构示意图。

图6~图8为逆向阻断型IGBT制造方法实施例2流程示意图。

图9为逆向阻断型IGBT实施例3结构示意图。

图10为逆向阻断型IGBT实施例4结构示意图。