[发明专利]一种逆导型IGBT器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种逆导型IGBT器件。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是由双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管（即巨型晶体管，简称GTR）的低导通压降两方面的优点，作为高压开关被普遍应用。

传统的IGBT器件在承受反压时，集电结反偏而不能导通。所以在工作时，IGBT器件经常与一个反并联的快恢复二极管一起使用，从而通过快恢复二极管为IGBT器件的感性负载提供电流的释放通道。实际应用中的大多数IGBT单管及模块由IGBT芯片与快恢复二极管芯片共同封装而成。为了降低系统的成本，提高系统的整体可靠性，人们发明了一种逆导型IGBT，简称RC-IGBT。逆导型IGBT是当前国际上一种新型的IGBT器件，最早提出于1988年。

如图1所示，传统的IGBT器件包括：漂移区101；位于所述漂移区101上表面的基区100；位于所述漂移区101和基区100表面的栅极结构105；位于所述漂移区101下表面的缓冲层102；位于所述缓冲层102下表面的集电极结构103以及位于所述集电极结构103下表面的金属电极104。如图2所示，逆导型IGBT器件包括：漂移区201；位于所述漂移区201上表面的基区200；位于所述漂移区201和基区200表面的栅极结构205；位于所述漂移区201下表面的缓冲层202；位于所述缓冲层202下表面的集电极结构203，所述集电极结构203包括并列位于所述缓冲层202下表面的集电区2031和短路区2032；位于所述集电极结构203下表面的金属电极204。

对比图1和图2可以看出，相较于传统的IGBT器件，逆导型IGBT器件的集电极结构203不是连续的重掺杂P型集电区2031，而是间断的引入了一些与集电区2031并列位于所述缓冲层202表面的重掺杂N型短路区2032，从而使得逆导型IGBT器件的基区200、漂移区201、缓冲层202以及短路区2032构成一个PIN二极管，使得逆导型IGBT器件等效于一个IGBT与一个PIN二极管反并联，只是将其集成在同一芯片中，从而为其反偏时提供一个紧凑的电流释放电路。而且，在关断期间，短路区2032为漂移区201内的过剩载流子提供了一条有效的抽走通道，大大缩短了逆导型IGBT器件的关断时间。

相对于传统的IGBT器件，逆导型IGBT器件节省了芯片面积和封装、测试费用，降低了器件成本。此外，逆导型IGBT器件还具有较低的损耗，良好的安全电压特性，正的温度系数，以及良好的关断特性、良好的短路特性和良好的功率循环特性。由于逆导型IGBT器件在成本和性能上具有很大的优势，再加上巨大的市场需求，使得逆导型IGBT器件成为国内外各大厂商研究的重点。

然而逆导型IGBT器件在具有诸多优点的同时，也存在些问题，最主要的就是逆导型IGBT器件在工作时存在电流回跳现象。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种逆导型IGBT器件，以解决现有技术中逆导型IGBT器件工作时的电流回跳现象。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种逆导型IGBT器件，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底内的缓冲层；形成于所述缓冲层内的绝缘结构；形成于所述缓冲层表面的集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；其中，所述集电区和短路区的掺杂类型不同，且分别位于所述绝缘结构两侧。

优选的，所述绝缘结构的材料为SiO₂或Si₃N₄。

优选的，所述绝缘结构完全贯穿所述缓冲层。

优选的，所述绝缘结构的形成方法包括：对所述缓冲层进行刻蚀，在所述缓冲层内形成凹槽；对所述凹槽进行填充，形成绝缘结构。

优选的，所述绝缘结构部分贯穿所述缓冲层。

优选的，所述绝缘结构沿所述缓冲层到所述集电极结构方向上的高度在5μm-10μm的范围内。

优选的，所述绝缘结构沿所述集电区到所述短路区方向上的宽度为在1μm-10μm的范围内。

优选的，所述绝缘结构的形成工艺为局部注氧工艺。

优选的，所述绝缘结构还延伸至所述集电区与所述短路区之间。