[发明专利]具有改进终端的IGBT

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管(IGBT)，尤其涉及一种具有改进终端的IGBT。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极晶体管)是在一块硅芯片上的许多小器件单元(称为元胞)并联而成的，各元胞在表面有基本相同的电位，因此元胞之间并不存在击穿的问题。但是在元胞的最外圈和衬底之间存在高电压差，是器件击穿最先发生的区域，所以，在芯片中元胞的最外圈的外面要增加终端进行保护，以降低这些区域的表面峰值电场，提高击穿电压，这就是所谓的终端保护。

传统的IGBT结构的正面结构分为元胞区和终端区，背面结构为均匀的P+集电极区。所述正面为芯片中IGBT用于引出发射极和栅极所在的一面，所述背面为芯片中IGBT用于引出集电极所在的一面。图1是传统的IGBT结构的俯视图，即芯片的正面示意图。如图1所示，IGBT包括中间部分的元胞区100和将元胞区100都包裹的终端区200。图2是图1沿A-A线的剖面图，如图2所示，元胞区100包括栅极区103、与栅极区接触的发射区101、与发射区101连接的N+发射极区102、与发射区101连接的P型体区104，所述N+发射极区102位于P型体区104内，所述P型体区104位于元胞N-漂移区105内，在元胞N-漂移区105的下方形成有P+集电极区106，也就是P+阳极区，在P+集电极区106设置有集电极，也就是阳极，在所述栅极区103上设置栅极，在所述发射区101上设置发射极。在每个元胞单元中，栅极区103形成于两个N+发射极区102和沟道区的上面，通过栅氧化层与N+发射极区102和沟道区相对。终端区200包括终端正面结构201、与元胞N-漂移区105相同的终端漂移区203、与P+集电极区106相同的终端集电极区204和分布于终端漂移区203中的终端内部结构202。所述终端正面结构201与所述发射区101中间具有绝缘层，所述终端正面结构可以为场板。所述终端内部结构202为沟道截止环和若干场环。所述元胞N-漂移区105和终端漂移区203统称为IGBT漂移区。

IGBT是重要的大功率开关器件，其开关特性参数是IGBT最重要的性能参数之一。一般而言，IGBT是一种典型的MOS(绝缘栅场效应管)驱动BJT(双极结型晶体管)的达林顿结构，保持了功率MOS开通速度快的优点。而关断过程由于BJT结构存在电荷存储效应，大体上可分为沟道电流关断和过剩载流子复合两个过程。通常DMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管)沟道电流关断比较快，然而，IGBT漂移区过剩载流子复合过程较慢，所以引起IGBT关断过程有一个长的电流拖尾，增加关断能量损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进终端的IGBT，旨在解决现有技术中IGBT漂移区过剩载流子的复合过程较慢，引起IGBT关断过程有一个长的拖尾电流，因此关断能量损耗较大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种具有改进终端的IGBT，包括元胞区和环绕于所述元胞区的终端区，所述IGBT的背面具有IGBT集电极区，所述IGBT集电极区与第一导电类型的IGBT漂移区连接且位于所述IGBT漂移区的下面，所述IGBT集电极区包括元胞集电极区和终端集电极区，所述元胞集电极区具有第二导电类型半导体，其中，所述终端集电极区具有第一导电类型半导体。

相对于现有技术中的IGBT集电极区全部为第二导电类型的半导体而言，本发明的终端集电极区具有第一导电类型的半导体，因此，就减少了终端集电极区向IGBT漂移区注入第二导电类型载流子的数量，减少了关断时IGBT漂移区中第一导电类型载流子和第二导电类型载流子的复合时间以及复合数量，降低了拖尾电流和关断能耗。

附图说明

图1是传统的IGBT结构的俯视图；

图2是图1中IGBT结构沿A-A线的剖面图；

图3是本发明第一实施例的IGBT的结构示意图；

图4是本发明第二实施例的IGBT结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。