[实用新型]一种新型结构的IGBT芯片

说明书

本实用新型涉及一种新型结构的IGBT芯片。所述新型结构的IGBT芯片包括：多个元胞结构；单个元胞结构从上到下依次包括芯片表面区域、芯片内部区域以及芯片背面区域；其中芯片表面区域包括发射极区域和氧化层；芯片内部区域包括多晶硅层、栅极氧化层、N+发射区、P+区域、P基区、P浮动区、N‑漂移区以及N‑缓冲区；芯片背面区域包括P+集电极以及背面金属电极；单个元胞结构为轴对称结构；氧化层的中央区域刻蚀有多个等间距设置的分流孔。本实用新型通过在氧化层的中央区域刻蚀有多个等间距设置的分流孔，在P浮动区上方提供了空穴通道，防止空穴载流子在P浮动区的聚集，在保证击穿电压稳定的情况下提高了IGBT的短路能力。

技术领域

本实用新型涉及大功率IGBT技术领域，特别是涉及一种新型结构的IGBT芯片。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)兼具功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)易于驱动、控制简单、开关频率高和功率双极型晶体管(Bipolar JunctionTransistor，BJT)低饱和压降、大电流运输能力及低损耗的优点，在技术和功效上的优势显著。太阳能和风能等可再生能源领域的增长导致了对大功率IGBT的需求，风力涡轮机中使用的电机是变速型的，为了提高效率，需要使用大功率IGBT。在电动汽车(ElectricVehicle，EV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)中的应用包括其在动力传动系和充电器中的应用，IGBT用于向电机输送和控制功率。

目前最有前途的MOS门控功率器件是IEGT(Injection Enhanced GateTransistor，注入增强型IGBT)，由于采用了高电位技术实现了较低的集电极-发射极饱和电压Vce(sat)，并且可以通过与二极管类似的n漂移层中的载流子分布来获得优异的性能。一般来说，IEGT有一个浮动的P区(称为P浮动区)来实现像二极管那样的载流子分布。

现有的IEGT仍存在着一些严重的问题，例如由于存在大面积P浮动区的横向电流，导致N+发射极区下方的电流密度增加而使闩锁能力降低，短路能力下降；或由于大面积的P浮动区，导致击穿能力下降，击穿电压降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型结构的IGBT芯片，以在保证击穿电压稳定的情况下提高IGBT的短路能力。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种新型结构的IGBT芯片，包括：多个元胞结构；单个所述元胞结构从上到下依次包括芯片表面区域、芯片内部区域以及芯片背面区域；其中所述芯片表面区域包括发射极区域和氧化层；所述芯片内部区域包括多晶硅层、栅极氧化层、N+发射区、P+区域、P基区、P浮动区、N-漂移区以及N-缓冲区；所述芯片背面区域包括P+集电极以及背面金属电极；单个所述元胞结构为轴对称结构；

所述芯片内部区域内刻蚀有相互平行的第一沟槽和第二沟槽；所述第一沟槽内设置有所述多晶硅层和所述栅极氧化层；所述第一沟槽与单个所述元胞结构的左侧边缘之间设置有所述N+发射区、所述P+区域以及所述P基区；所述N+发射区和所述P+区域均位于所述P基区上方；所述N+发射区位于所述P+区域与所述第一沟槽之间；所述第一沟槽与所述第二沟槽之间为所述P浮动区；所述第一沟槽从所述芯片内部区域的上表面延伸至所述N-漂移区；所述N-漂移区、所述N-缓冲区、所述P+集电极以及所述背面金属电极从上到下依次层叠设置；

所述氧化层的左边缘与单个所述元胞结构的左侧边缘之间刻蚀有分流通道；所述氧化层的中央区域刻蚀有多个等间距设置的分流孔；所述发射极区域覆盖所述氧化层。

可选地，所述P基区的宽度范围为2um-10um；所述P浮动区的宽度范围为8um-40um。

可选地，所述分流孔的宽度范围为2um-8um。