[发明专利]逆导型IGBT芯片

说明书

本公开提供一种逆导型IGBT芯片，包括第一导电类型衬底；若干间隔设置于所述衬底下方且与所述集电区相邻接的第一导电类型短路区；其中，所述短路区位于以芯片中心为中心的第一预设范围外；在所述第一预设范围外且于第二预设范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第一预设阈值；在所述第二预设范围外且于第三预设范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第二预设阈值；在所述第三预设范围外且于所述芯片边缘范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第三预设阈值。不仅解决了逆导型IGBT芯片的初次和二次电压折回现象，还降低了芯片的终端区的注入效率，从而降低了器件的高温漏电流。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种逆导型IGBT芯片。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)芯片，无逆向导通能力，所以在实际应用时，通常需要反并联相应规格的快速恢复二极管(FastRecovery Diode,FRD)以做续流保护，一般会将IGBT与FRD封装成一个模块，这样会造成封装成本、模块面积以及芯片散热等方面的问题。因此为改进这一缺陷、降低成本、提高芯片功率密度，通常将IGBT和FRD通过工艺集成到一个芯片上，形成逆导型IGBT。

传统的逆导型IGBT 100的结构如图1所示，包括衬底101、漂移层102、集电区103和短路区104，其中，漂移层102包括元胞区1021和终端区1022。在正向导通初期由于集电区和衬底之间的PN结短路，集电区不能向漂移层注入空穴，所以此时体内只有电子电流，导通电阻非常大，器件工作在垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(Vertical Double-diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，VDMOS)模式下，随着电压的增加，PN结正偏，集电区开始向漂移层注入空穴，形成电导调制，器件工作在IGBT模式，从而出现电流逐渐增大而电压却降低的现象，即电压折回(snap-back)现象，甚至出现二次电压折回现象。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种逆导型IGBT芯片，解决了现有技术中逆导型IGBT芯片存在电压回折现象的技术问题。

本公开提供一种逆导型IGBT芯片，包括：

第一导电类型衬底；

位于所述衬底上方的第一导电类型漂移层；其中，所述漂移层包括元胞区和位于所述元胞区周围的终端区；

位于所述衬底下方的第二导电类型集电区；

若干间隔设置于所述衬底下方且与所述集电区相邻接的第一导电类型短路区；

其中，所述短路区位于以芯片中心为中心的第一预设范围外；在所述第一预设范围外且于以所述芯片中心为中心的第二预设范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第一预设阈值；在所述第二预设范围外且于以所述芯片中心为中心的第三预设范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第二预设阈值；在所述第三预设范围外且于所述芯片边缘范围内，所述短路区的总面积与所述集电区的面积的比值为第三预设阈值；所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第二预设阈值小于所述第三预设阈值。

根据本公开的实施例，优选地，

所述第一预设范围的尺寸被选择成能够消除所述芯片的初次电压折回现象；

所述第二预设范围和第三预设范围的尺寸，以及所述第一预设阈值、所述第二预设阈值和所述第三预设阈值的大小被选择成能够消除所述芯片的二次电压折回现象。

根据本公开的实施例，优选地，

所述芯片为正方形芯片；

所述第一预设范围、所述第二预设范围和所述第三预设范围为正方形。