[发明专利]一种超结IGBT终端结构

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种具有反向导通能力以及高关断速度的超结IGBT终端结构。本发明的超结功率器件终端结构引入的p+短路区、n+短路区、浮空金属以及p型电阻区的结构在器件关断时能起到加速电子抽取的作用，同时也使器件具备反向导通能力。本发明中的终端结构，使超结IGBT具有反向导通能力，同时在关断过程中提供了一条电子泄放通路，加速了IGBT的关断过程。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种具有反向导通能力以及高关断速度的超结IGBT终端结构。

背景技术

IGBT在全桥等驱动电机应用电路中应用广泛，然而常规超结IGBT并不具有反向导通能力，应用时需要额外搭配续流二极管。此外，由于电导调制作用，正向导通状态下的IGBT漂移区内存储着大量电子载流子，结终端面积大，结终端漂移区内会存储大量的电子载流子。IGBT关断过程中存在一个拖尾电流阶段，这一阶段漂移区内的载流子只能通过复合消失，极大地降低了IGBT的关断速度。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种具有反向导通能力以及高关断速度的超结IGBT终端结构。

本发明的技术方案：一种超结IGBT终端结构，其结构包括集电极结构、耐压层结构以及发射极结构。

所述集电极结构包括集电极金属1、p+集电区2以及n-buffer区3，所述n-buffer区3的上表面与耐压层接触；所述p+集电区2上表面与n-buffer区3接触，所述集电极金属1上表面与p+集电区2下表面接触；所述集电极金属1引出端为器件集电极；

所述耐压层结构包括n型漂移区6和p型漂移区5，所述p型漂移区5为多个且沿器件横向平行设置在n型漂移区6中，从而形成交替的n条和p条；

所述发射极结构包括p型阱区7、p+发射区8和发射极金属9；所述p型阱区7位于耐压层上层一端；所述p+发射区8位于p型阱区7上层；所述发射极金属9位于p+发射区8上表面；所述发射极金属9引出端为器件发射极；

其特征在于，在耐压层远离发射极结构的一侧存在由p+短路区11、n+短路区10、浮空金属12以及p型电阻区4构成的区域；所述p型电阻区4位于耐压层结构远离发射极结构的一端，且垂直向下贯穿n型漂移区内6和n-buffer区3后与p+集电区2上表面相接触；所述p+短路区11位于p型电阻区4上层，所述n+短路区10位于n型漂移区6上层且与p+短路区11接触；所述浮空金属12的下表面同时与p+短路区11和n+短路区10的上表面接触。

进一步的，所述n条和p条的宽度相同或者不同。

本发明的有益效果为，本发明中的终端结构，使超结IGBT具有反向导通能力，同时在关断过程中提供了一条电子泄放通路，加速了IGBT的关断过程。

附图说明

图1是本发明超结IGBT终端结构示意图；

图2是常规超结IGBT终端结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述

如图1所示，为本发明超结IGBT终端结构示意图。图2为常规超结功率器件终端结构示意图。本发明的超结功率器件终端结构引入的p+短路区11、n+短路区10、浮空金属12以及p型电阻区4的结构在器件关断时能起到加速电子抽取的作用，同时也使器件具备反向导通能力。

其工作原理如下：

反向导通时，发射极接高电位，集电极接低电位。由于本发明超结IGBT终端结构引入了p+短路区11、n+短路区10、浮空金属12以及p型电阻区4的结构，在n型漂移区6与集电极之间形成电流通路，电流可以从发射极出发依次经p型阱区7、n型漂移区6、n+短路区10、浮空金属12、p+短路区11、p型电阻区4、p+集电区2最终流入集电极，从而实现反向导通。

在IGBT关断时，需要移除漂移区内的过剩载流子，由于本发明引入的p+短路区11、n+短路区10、浮空金属12以及p型电阻区4的结构提供了一条电子泄放通路，漂移区的电子可以经由该通路与空穴电流进行转换，从而加速过剩载流子的移除，减小关断时间。