[发明专利]一种低开启电压的超结RB-IGBT器件

说明书

本发明公开了一种低开启电压的超结RB‑IGBT器件，包括：金属化集电极层；重掺杂多晶硅，所述重掺杂多晶硅设置于金属化集电极层的上方；氧化层，所述氧化层设置于掺杂多晶硅的上方；P型集电区，所述P型集电区关于金属化集电极层对称设置有两个P型集电区，P型集电区与金属化集电极层相邻设置；每个所述P型集电区相邻设置有N型重掺杂区，每个N型重掺杂区之间间隔设置；每个所述P型集电区与N型重掺杂区的上方设置有P型埋层。根据本发明，结构简单合理，器件背面通过P型埋层设计可将超结IGBT器件的开启电压降至0.1V，大大降低了器件的导通电压，从而降低了器件的导通损耗。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，特别涉及一种低开启电压的超结RB-IGBT器件。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)具有击穿电压高、电流密度大、导通电压低、开关频率较高、功率损耗较低等性能优势，IGBT已在变频器、UPS、汽车电子、轨道交通和智能电网等领域有广泛的应用。

超结IGBT器件是在是在传统IGBT器件结构基础上在漂移区增加重复排列的PN柱的新型功率半导体器件。PN柱的形成对器件耐压和正向导通压降等参数的优化与超结MOS有类似的效果。PN柱的引入使得超结IGBT器件在正向耐压时，除了Pbody-N-Drift结的纵向电场外，PN柱的相互耗尽产生横向电场，将传统IGBT器件三角形电场分布调制成近似于矩形分布，大大提高了超结IGBT器件的耐压能力。在保证器件一定击穿电压的前提下，就可以显著增大N-Drift层的浓度，使得器件在正向导通时，正向压降显著降低。高掺杂的N-Drift区可以使得器件工作在电导调制状态下时，注入外延层中电子空穴总量小于传统IGBT器件，从而在关断时需要抽取的空穴总量降低，同时P柱的辅助作用，使得超结IGBT器件可以迅速关断，大大减小拖尾电流时间，降低器件的关断损耗。

超结RB-IGBT(Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor,逆阻型绝缘栅双极晶体管)是一种具有反向阻断能力的IGBT器件，正反向具有同等水平的耐压能力。受现代数字交流系统驱动和电能转换模块的发展和需求，超结RB-IGBT对于电能转换效率、能源利用率、系统可靠性等至关重要。两个超结RB-IGBT反并联可以形成双向开关，能对双向流动的电流进行控制。相比于传统的两个普通IGBT和两个FRD构成的双向开关，使用超结RB-IGBT不需要额外的FRD，节省元器件数量，同时减小了封装体积。因此超结RB-IGBT适合在矩阵变换器、交流斩波器等AC-AC变换装置中应用。

超结RB-IGBT器件背面存在由P型集电区和N型漂移区形成的PN结，因此在器件开启时集电极电压必须超过PN结的开启电压，一般为0.7V左右，超结IGBT器件的导通电压就是0.7V加上漂移区部分和顶层MOS部分的电压降。因此超结RB-IGBT器件的导通电压必然大于0.7V，由此产生的导通损耗必不可少。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种低开启电压的超结RB-IGBT器件，器件背面通过P型埋层设计可将超结IGBT器件的开启电压降至0.1V，大大降低了器件的导通电压，从而降低了器件的导通损耗。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种低开启电压的超结RB-IGBT器件，包括：

金属化集电极层；

重掺杂多晶硅，所述重掺杂多晶硅设置于金属化集电极层的上方；

氧化层，所述氧化层设置于掺杂多晶硅的上方；

P型集电区，所述P型集电区关于金属化集电极层对称设置有两个P型集电区，P型集电区与金属化集电极层相邻设置；

每个所述P型集电区相邻设置有N型重掺杂区，每个N型重掺杂区之间间隔设置；

每个所述P型集电区与N型重掺杂区的上方设置有P型埋层。