[发明专利]一种具有过流保护能力的横向IGBT

摘要

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种具有过流保护能力的横向IGBT。本发明提出了一种具有过流保护能力的横向IGBT结构，通过在传统的横向IGBT结构基础上集成一个PMOS结构，同时在PMOS上连接一个二极管与电阻，PMOS结构能够提供检测电流，当检测电流流过PMOS上连接的电阻时，会在电阻上产生一个压降，通过检测电阻上压降的大小可以迅速判断器件是否发生过流现象从而保护器件。

主权项

1.一种具有过流保护能力的横向IGBT，其元胞结构包括：从下至上依次层叠设置的衬底电极(1)、位于衬底电极(1)至上的P型半导体衬底(2)，位于P型半导体衬底(2)之上的埋氧层(3)，位于埋氧层(3)上方的N-漂移区(4)；以三维直角坐标系对器件的三维方向进行定义：定义器件横向方向为X轴方向、器件垂直方向为Y轴方向、器件纵向方向即第三维方向为Z轴方向；其特征在于，沿Z轴方向，在所述N-漂移区(4)上层两端分别具有沟槽结构和N型场阻止层(8)，所示沟槽结构包括栅电极(61)、栅介质层(51)、分离栅电极(62)、分离栅介质层(52)、隔离介质层(53)；在所述N-漂移区(4)上方且沿沟槽结构一侧设置有N型电荷存储层(15)；在所述N型电荷存储层(15)上方且沿沟槽结构一侧设置有P型基区(7)；在所述P型基区(7)上方且沿沟槽结构一侧设置有并排排列且相互独立的P+接触区(10)与N+发射区(9)；在所述N-漂移区(4)上方沿Z方向且沿沟槽结构另一侧并排设置有相互独立的P型掺杂层(18)、N型埋层(17)、P型埋层(16)；在所述N型场阻止层(8)上方具有P+集电区(11)；在所述P+集电区(11)上方具有集电极金属(14)；在所述栅电极(61)上方、栅介质层(51)上方、隔离介质层(53)上方具有介质层(12)；在所述分离栅电极(62)上方、介质层(12)上方、P+接触区(10)上方与N+发射区(9)上方具有发射极金属(13)；在P型掺杂区(18)上方具有接触金属(19)；在所示接触金属(19)与发射极金属之间串联有二极管(20)、电阻(21)，所述二极管(20)阳极与接触金属(19)短接，阴极与电阻(21)短接，所述电阻(21)一端与二极管(20)阴极短接，另一端与发射极金属(13)短接；所述电阻(21)两端具有电压检测接口AB；所述栅电极(61)通过栅介质层(51)与P+接触区(10)、N+发射区(9)、P型基区(7)、N型电荷存储层(15)、N-漂移区(4)连接，所述栅电极(61)通过隔离介质层(53)与分离栅电极(62)连接；所述分离栅电极(62)通过分离栅介质层(52)与P型埋层(16)、N型埋层(17)、P型掺杂层(18)连接；所述N型电荷存储层(15)的掺杂浓度大于或等于N-漂移区(4)的掺杂浓度；所述P型掺杂层(18)沿Y方向的深度大于或等于沟槽沿Y方向的深度，所述二极管(20)是PN结二极管、肖特基二极管和SiC二极管中的一种；所述接触金属(19)是欧姆接触或者肖特基接触。/n