[发明专利]一种横向RC-IGBT器件

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种横向RC‑IGBT器件。本发明的器件在传统的器件结构上，在集电极结构设置了N型电阻区电阻区11，由于薄N电阻区11区域很薄具有大的阻抗，在器件刚开始正向导通时，在较小的电流下就会在薄N电阻区11上产生较大的压降，从而使P+集电区9与N型电场阻止层8之间将产生电压差，使器件从MOSFET模式转换到IGBT模式。本发明提出的新结构可以在极小的电流下完成从MOSFET模式到IGBT模式的转换，因而在导通过程中不会出现snapback现象。在续流二极管模式下，P型基区与N‑漂移区形成的PN结处于正偏状态下，当压降超过J1开启电压后器件导通，可以传导电流。因此，本发明提供的横向RC‑IGBT器件，完全消除了传统RC‑IGBT正向导通过程中的Snapback现象。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种横向RC-IGBT(逆导型绝缘栅双极型晶体管)器件。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件。它既有MOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代电力电子电路中的核心电子元器件之一，广泛地应用在诸如通信、能源、交通、工业、医学、家用电器及航空航天等国民经济的各个领域。IGBT的应用对电力电子系统性能的提升起到了极为重要的作用。

在电力电子系统中，IGBT通常需要搭配续流二极管(Free Wheeling Diode)使用以确保系统的安全稳定。因此在传统IGBT模块或单管器件中，通常会有FWD与其反向并联，该方案不仅增加了器件的个数，模块的体积及生产成本，而且封装过程中焊点数的增加会影响器件的可靠性，金属连线所产生的寄生效应还影响器件的整体性能。

为了解决这一问题，文献(Takahash,H；Yamamoto,A；Aono,S；Minato,T.1200VReverse Conducting IGBT.Proceedings of 2004 International Symposium on PowerSemiconductor Devices&ICs,2004,pp.24-27)提出了逆导型IGBT(Reverse ConductingIGBT)，成功地将续流二极管集成在IGBT内部。其纵向结构如图1所示，相比于传统无续流能力的IGBT，其特性在于其背部制作了与金属集电极连接的N+集电极短路区10，该区域同器件中P型基区5和N-漂移区7形成了寄生二极管结构，在续流模式下该寄生二极管导通电流。然而背部N+集电极短路区10的引入给器件的正向导通特性造成了不利影响。由图1可见，器件结构中N+源区4、P型基区5、漂移区7和N型区10形成了寄生VDMOS结构。当器件正向导通时，在小电流条件下，背部P型集电区9与N型电场阻止层8形成的PN结J2由于压降不足无法开启，此时器件呈现出VDMOS特性。只有当电流增大到一定程度，使得J2压降高于该PN结开启电压后，P+型集电区9才会向N-漂移区中7注入空穴，形成电导调制效应，此时随着电流的提高，器件的正向压降会迅速下降，使得器件电流-电压曲线呈现出折回(Snapback)现象。在低温条件下Snapback现象更加明显，这会导致器件无法正常开启，严重影响电力电子系统的稳定性。

横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)是功率集成电路中的新型部件。它既有LDMOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代功率半导体集成电路的核心部件之一。由于横向RC-IGBT更有利于集成化的应用，进而可以实现功率集成电路与智能功率芯片。对于传统横向RC-IGBT如图2所示，由表面N-漂移区承受阻断电压，集电极与N+短路区和P+集电区相接。其工作原理与纵向RC-IGBT类似。

发明内容

本发明所要解决的，就是为了抑制传统横向RC-IGBT的Snapback现象，提高器件的可靠性，提出一种横向RC-IGBT器件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：