[发明专利]高抗闩锁能力的IGBT器件

说明书

本发明涉及一种IGBT器件，尤其是一种高抗闩锁能力的IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。元胞沟槽呈倒T字型，源极接触孔呈T字型，在源极接触孔的第二孔区内设置接触孔电介质层，从而能对第一导电类型漂移区内的载流子流通路径进行引导，即使得空穴载流子绕开元胞沟槽的槽底向元胞区集中，在T字型源极接触孔的作用下，可以使得空穴在有源区零电位的吸引下，绕开第一导电类型源区，并能竖直向上集中流向第一孔区，从而使得IGBT器件中寄生晶闸管更难达到闩锁条件，提高IGBT器件的抗闩锁能力，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件，尤其是一种高抗闩锁能力的IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT是功率半导体器件中具有代表性的一类器件，因其同时具有高耐压、低导通压降、易驱动、开关速度快等优点，在开关电源、变频调速、逆变器等许多功率领域有重要的应用，闩锁问题是影响IGBT可靠性的重要原因之一。

以N型IGBT器件为例，IGBT结构中包含了由N+发射区、P型基区、N-漂移区和P+集电极区构成的N-P-N-P的四层三结的晶闸管结构。通过载流子流通路径来解释IGBT发生闩锁的机制：当IGBT正常工作时，寄生晶闸管不会开启，这是由于正常工作电流下N+发射区和P型基区形成的短路发射极结构保证了上层NPN管的发射结不发生导通，IGBT电流受到栅极电压的控制，具有饱和特性；若由于某种原因使IGBT中的电流密度过大，过高的空穴电流流过N+发射区下方的P型基区，该电流在P型基区路径电阻上产生压降，若压降足够大则会使P型基区与N+发射区形成的PN结正偏，上层的NPN管进入放大区工作，并驱动下层的PNP管，PNP管开启后又反过来驱动上层NPN管，如此形成正反馈，再生反馈效应使得IGBT栅极失去对电流的控制能力，电流迅速增大，当电流增大到一定程度后，可能使IGBT器件过热烧毁，因此闩锁现象限制了IGBT的最大安全工作电流。

要抑制寄生晶闸管的闩锁效应，就必须减小上层NPN管和下层PNP管的开基极电流增益，由于宽基区的下层PNP管在IGBT正常工作时需要传导通态电流，减小其电流增益会增大IGBT的导通压降，而上层NPN通常不参与IGBT导通态电流的传导，因此，最好是降低上层NPN管的电流增益。现有的防止措施是在增加P型基区的掺杂浓度，以减小N+区下方的P型基区的路径电阻，以防止N+发射区/P型基区结发生正偏，但有可能增加IGBT的阈值电压并降低反向耐压。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高抗闩锁能力的IGBT器件，其结构紧凑，能有效提升IGBT器件的抗闩锁能力，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述高抗闩锁能力的IGBT器件，包括半导体基板以及位于所述半导体基板中心的元胞区，所述半导体基板包括第一导电类型漂移区以及位于所述第一导电类型漂移区内上部的第二导电类型基区；

所述元胞区包括若干元胞，每个元胞内包括两个相邻的元胞沟槽，所述元胞沟槽位于第二导电类型基区内，且元胞沟槽的槽底位于所述第二导电类型基区下方的第一导电类型漂移区内；

在所述IGBT器件的截面上，元胞沟槽槽底的宽度大于元胞沟槽槽口的宽度，在元胞沟槽内的侧壁以及底壁设置栅氧化层，在设置栅氧化层的元胞沟槽内填充有栅极导电多晶硅；在元胞沟槽相对应外侧壁的第二导电类型基区内设置第一导电类型源区，第一导电类型源区与邻近元胞沟槽的外侧壁接触；

在相邻的元胞沟槽之间设置源极接触孔，所述源极接触孔贯穿第二导电类型基区，源极接触孔的孔底位于第二导电类型基区下方的第一导电类型漂移区内；所述源极接触孔包括位于上部的第一孔区以及位于下部的第二孔区，所述第一孔区的宽度大于第二孔区的宽度，第一孔区与第二孔区相互连通，在所述第二孔区的内壁上设置接触孔电介质层；