[发明专利]抗闩锁绝缘栅双极晶体管器件

说明书

一种绝缘栅双极晶体管，包括栅极、集电极、两个发射极和环形N型掺杂埋层，其中：两个发射极均分别位于对应的N+发射极区和部分p型base区上，而所述p型base区位于N型轻掺杂漂移层内，两个所述N+发射极区位于p型base区内；环形N型掺杂埋层，在p型base区内环绕N+发射极区，一端与沟道相接，另一端与表面处层间介质相接，将所述p型base区物理分割为p型base1区和p型base2区。本发明可以有效阻挡空穴电流流经N+发射极下方区域，但对沿着沟道运动的电子不产生影响，从而将电子电流和空穴电流分离，极大减小了流经N+发射极下方的电流，抑制了p‑base基区/N+发射极结的正偏，显著提高了器件的抗闩锁特性，提升了器件的坚固性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种抗闩锁绝缘栅双极晶体管器件。

背景技术

绝缘栅双极晶体管IGBT(INsulated Gate Bipolar TraNsistor)是新型的大功率器件，它集MOSFET栅极电压控制特性和双极型晶体管低导通电阻特性于一身，改善了器件耐压和导通电阻相互牵制的情况，具有高电压、大电流、功率集成密度高、输入阻抗大、导通电阻小、开关损耗低等优点。在变频家电、工业控制、电动及混合动力汽车、新能源、智能电网等诸多领域获得了广泛的应用空间。

在实际应用中对IGBT提出了许多要求，除了具有低导通压降和低开关损耗等高性能之外，还应具有高的坚固性和可靠性，闩锁特性就是器件坚固性的重要指标之一。

IGBT器件结构内部寄生有一个NPNP晶闸管，由N+发射极、P-base基区、N型漂移区和P+集电区构成。晶闸管结构可以等效为两个互相连接的BJT晶体管。当器件正向导通时，部分空穴电流会流经N+发射极下方的P-base基区，当空穴电流足够大，使其路径上P-base基区电阻上的导通压降大于P-base基区/N+发射极结的正向偏压，NPN晶体管导通，为PNP晶体管提供基极电流，PNP晶体管导通。此时，IGBT背面P+集电极注入更多的空穴，使得P-base基区/N+发射极结进一步正偏，大量的电阻注入到P-base基区。这样NPN和PNP两个晶体管电流形成正反馈相互放大，当其电流增益之和为1，寄生晶闸管完全激活，栅极失去对电流的控制，器件无法关断电流，最后导致器件烧毁，这就是IGBT的闩锁现象。

目前抑制IGBT闩锁的主要方法是通过采用发射极深P+扩散的方法，如图2所示，以降低N+发射极下方空穴流经路径上的电阻来抑制P-base基区/N+发射极结正偏。这种方法虽然能在一定程度上改善IGBT闩锁特性，但是在工艺上，要精确实现P+横向扩散到N+发射极下方，而不影响N+发射极结深和掺杂浓度；同时P+横向扩散对IGBT表面沟道处P-base区的掺杂浓度和形貌，进而对IGBT器件阈值特性不产生影响，这在工艺控制和实现上具有一定的复杂度和难度，也会增加制造成本。同时随着IGBT性能不断提高，芯片越来越薄，电流密度越来越大，对器件抗闩锁电流能力要求越来越高，而上述传统的方法在提高器件闩锁电流密度方面已经受限。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种抗闩锁绝缘栅双极晶体管器件，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种绝缘栅双极晶体管器件，包括栅极、集电极、两个发射极和环形N型掺杂埋层，其中：

两个发射极均分别位于对应的N+发射极区和部分p型base区上，而所述p型base区位于N型轻掺杂漂移层内，两个所述N+发射极区位于p型base区内；

环形N型掺杂埋层，在p型base区内环绕N+发射极区，一端与沟道相接，另一端与表面处层间介质相接，将所述p型base区物理分割为p型base1区和p型base2区。

其中，所述绝缘栅双极晶体管具体包括：

p型重掺杂集电极区及集电极金属；

N型场截止层，形成在所述p型重掺杂集电极区上；