[发明专利]一种双面场截止带埋层的RB-IGBT器件

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种双面场截止带埋层逆阻型绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）是目前中大功率电力系统中最具代表性的器件。它既有MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通压降低优点。鉴于IGBT的这些优点，被广泛应用于民用，工业，国防领域。

在电力AC-AC矩阵系统中，各线路都需要具有双向阻断能力。传统IGBT芯片由于背部区域没有结终端结构，无法承受反向耐压，因而必须串联二极管来使用，如图1（A）所示。这种串联结构在正向导通时，各路上的压降为IGBT芯片和二极管芯片导通压降之和，使得正向导通时功耗很大。文献(Takei,M;Natio,T;UenO,K.The Reverse Blocking IGBT for Matrix Converter With Ultra-Thin Wafer Technology.Proceedings of2003International Symposium on Power Semiconductor Devices&ICs,2003,pp.129-132）中使用深硼扩散工艺在芯片外侧制得了穿通型P区终端结构，使得IGBT器件首次具有了双向阻断特性，逆阻型IGBT（Reverse Blocking-IGBT）应运而生，其在AC-AC系统中如图1（B）所示，二极管被集成在器件体内部。文献(Harou,N;Ogino,M;Hiroki,W;Tsunehiro N;Yoshikazu T;David L.Hybrid Isolation Process with Deep Diffusion and V-Groove for Reverse Blocking IGBTs.Proceedings of2011International Symposium on Power Semiconductor Devices&ICs,2011,pp.116-119）中使用刻槽及激光退火技术得到了V槽型终端结构，进一步改善了终端部分的耐压要求和稳定性。由于元胞区也需要双向耐压，目前RB-IGBT只能使用如图2所示的NPT（Non-Punch-Through）型结构。

在常规RB-IGBT结构中，由于元胞采用NPT型结构，漂移区较厚，导致器件正向导通压降高，严重的拖尾效应使得关断功耗大。为了进一步降低器件的正向导通压降和关断功耗，提高RB-IGBT的性能，本发明通过在常规RB-IGBT的P基区和N^—漂移区之间，N^—漂移区与P⁺集电区之间同时引入FS(Field Stop)场截止层，并减薄器件厚度使得器件的电场分布由三角形转变为了梯形分布，这降低了器件导通压降和关断功耗。此外，在正面场截止层下方和背面场截止层上方同时引入了P型埋层，同时提高了器件的正反向耐压水平。

发明内容

本发明提供一种双面场截止带埋层的RB-IGBT器件，该RB-IGBT器件基于常规RB-IGBT结构（如图所示2），通过在P型基区和N^—漂移区之间，N^—漂移区与P⁺集电区之间同时引入FS(Field Stop)场截止层，同时在正面场截止层下方和背面场截止层上方同时引入了P型埋层，可以将器件正反向阻断电场由三角形分布转变为梯形分布，使得器件在满足器件耐压要求的条件下可以减薄芯片厚度。该方案优化了漂移区载流子浓度分布，增强了器件体内的电导调制，降低了器件的正向导通压降和关断功耗。

为实现本发明目的，采用的技术方案如下：