[发明专利]一种反向阻断型FS-IGBT

说明书

本发明提供了一种反向阻断型场截止绝缘栅双极型晶体管（Reverse Blocking Field Stop Insulated Gate Bipolar Transistor，RB FS‑IGBT）器件，其漂移区顶部有载流子存储区和连接栅极的槽型栅极结构，底部有场截止区和连接集电极的槽型栅极结构。在正向阻断态下，连接栅极的槽型栅极结构屏蔽了载流子存储区的高电场，场截止区截止了漂移区底部的电场；在反向阻断态下，连接集电极的槽型栅极结构屏蔽了截止区的高电场，载流子存储区截止了漂移区顶部的电场。

技术领域

本发明属于半导体器件，特别是半导体功率器件。

背景技术

反向阻断型绝缘栅双极型晶体管(Reverse Blocking Insulated Gate BipolarTransistor，RB-IGBT)是一种具有反向阻断能力的IGBT。反向阻断型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)能够构成双向开关，应用于3电平变频器电路，有利于降低导通功耗，提升逆变器的效率。然而，由于考虑反向阻断耐压，普通RB-IGBT都采用的是非穿通型(Non PunchThrough，NPT)的结构而不是采用场截止(Field Stop，FS)型结构，这对正向导通压降和关断功耗均有不利的影响。另外，普通RB-IGBT通常需要一个贯穿整个芯片的p⁺区来作为反向耐压的终端结构，这给制造工艺带来了诸多困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反向阻断型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)器件，与普通RB-IGBT相比，本发明提供的RB-IGBT器件在正向阻断和反向阻断的电场分布均是场截止(Field Stop,FS)型电场，且终端结构均能承受较高的正向阻断电压和反向阻断电压。

本发明提供一种反向阻断型绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：轻掺杂的第一导电类型的漂移区21，与所述漂移区21的底部平面相接触的集电结构(由10和20构成)，与所述漂移区21的顶部平面相接触的第二导电类型的基区(由30和31构成)，与所述基区(由30和31构成)至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区32，与所述发射区32、所述基区(由30和31构成)以及所述漂移区21均接触的用于控制开关的槽型栅极结构(由33和34构成)，与所述集电结构(由10和20构成)和所述漂移区21均接触的用于屏蔽反向高电场的槽型栅极结构(由11和12构成)，覆盖于所述集电结构(由10和20构成)和所述用于屏蔽反向高电场的槽型栅极结构(由11和12构成)的导体1形成的集电极C，覆盖于所述发射区32和所述基区(由30和31构成)的导体2形成的发射极E，覆盖于所述用于控制开关的槽型栅极结构(由33和34构成)的导体3形成的栅极G，其特征在于(参考图1-2)：

所述漂移区21与所述基区(由30和31构成)通过一个第一导电类型的载流子存储区22间接接触，所述载流子存储区22的掺杂浓度高于所述漂移区21的掺杂浓度；

所述集电结构(由10和20构成)由至少一个第二导电类型的集电区10和至少一个第一导电类型的场截止区20构成，所述场截止区20的底部平面与所述第二导电类型的集电区10直接接触，所述场截止区20的顶部平面与所述漂移区21的底部平面直接接触，所述集电区10与所述集电极导体1直接接触；

所述用于屏蔽反向高电场的槽型栅极结构(由11和12构成)从所述集电区10底部平面深入漂移区21的底部区域，所述用于槽型栅极结构(由11和12构成)包括至少一个绝缘介质层12和至少一个导体区11，所述绝缘层介质12与所述集电区10、所述场截止区20以及所述漂移区21均直接接触，所述导体区11与所述绝缘介质层12直接接触并通过所述绝缘介质层12与其它半导体区相隔离，所述导体区11与所述集电极导体1直接接触；