[发明专利]一种含有浮空区包围背面槽栅的逆导型IGBT

说明书

本发明提供了一种逆导型绝缘栅双极型晶体管（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC‑IGBT）器件，其含有背面槽型栅极结构。所述背面槽型栅极结构与第一导电类型的漂移区通过第二导电类型的浮空区间接接触。所述浮空区与所述漂移区的内建电势差使两个所述浮空区之间的漂移区耗尽，从而抑制折回（snap‑back）现象。

技术领域

本发明属于半导体器件，特别是半导体功率器件。

背景技术

逆导型绝缘栅双极型晶体管(Reverse Conducting Insulated Gate BipolarTransistor，RC-IGBT)是将IGBT和反向并联二极管集成在一个芯片的器件。逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)能够提高集成度、减小寄身电感、降低封装成本。然而，普通RC-IGBT会发生电流随电压折回(Snap-back)变化的现象，这会对器件的功耗以及可靠性带来不利的影响。中国发明专利(申请号：2018103973557)提出了含有背面槽栅的逆导型IGBT。该结构的思想是：在背面槽栅中采用重掺杂的p型多晶硅，利用p型多晶硅与n型漂移区的内建电势来耗尽两个背面槽栅之间的n型漂移区，从而达到消除折回现象的目的。然而，当背面槽栅的栅氧有一些带正电的固定电荷或界面电荷时，这些电荷会影响两个背面槽栅之间的n型漂移区的耗尽宽度，从而会削弱该结构抑制折回现象的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)器件，与普通RC-IGBT相比，本发明提供的RC-IGBT器件消除了折回(Snap-back)现象，并且背面槽型栅极结构中的栅氧电荷对抑制折回现象的影响较小。

本发明提供一种逆导型绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：一种逆导型绝缘栅双极型晶体管器件，其元胞结构包括：轻掺杂的第一导电类型的漂移区21，与所述漂移区21的底部平面相接触的集电结构(由10、11和20构成)，与所述漂移区21的顶部平面相接触的第二导电类型的基区(由30和32构成)，与所述基区(由30和32构成)至少有部分接触的重掺杂的第一导电类型的发射区31，与所述发射区31、所述基区(由30和32构成)以及所述漂移区21均接触的用于控制开关的槽型栅极结构(由33和34构成)，覆盖于所述集电结构(由10、11和20构成)的导体1形成的集电极C，覆盖于所述发射区31和所述基区(由30和32构成)的导体2形成的发射极E，覆盖于所述用于控制开关的槽型栅极结构(由33和34构成)的导体3形成的栅极G，其特征在于(参照图1-4)：

所述集电结构(由10、11和20构成)由至少一个第二导电类型的集电区10，至少一个第一导电类型的集电区11以及至少一个第一导电类型的缓冲区20构成；所述缓冲区20的底部平面与所述第二导电类型的集电区10以及所述第一导电类型的集电区11均直接接触，所述缓冲区20的顶部平面与所述漂移区21的底部平面直接接触；

所述第二导电类型的集电区10通过至少一个第一种背面槽型栅极结构(由12和35构成)与所述第一导电类型的集电区11相互隔离；所述第一种背面槽型栅极结构(由12和35构成)与第二导电类型的浮空区22直接接触；所述第一种背面槽型栅极结构(由12和35构成)不与所述漂移区21直接接触而是通过所述第二导电类型的浮空区22与所述漂移区21间接接触；所述第一种背面槽型栅极结构(由12和35构成)包括至少一个第一绝缘介质层35和至少一个第一导体区12，所述第一绝缘介质层35与所述第二导电类型的集电区10、所述第一导电类型的集电区11、所述缓冲区20以及第二导电类型的浮空区22直接接触，所述第一导体区12与所述第一绝缘介质层35直接接触并通过所述第一绝缘介质层35与所述第二导电类型的集电区10、所述第一导电类型的集电区11、所述缓冲区20以及所述第二导电类型的浮空区22相隔离，所述第一导体区12是由重掺杂的多晶半导体材料或金属构成；所述第二导电类型的集电区10、所述第一导电类型的集电区11以及所述第一导体区12与所述集电极C直接接触；