[发明专利]一种RC-IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构

说明书

本发明公开了一种RC‑IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构，该RC‑IGBT器件与传统器件相比增加了N‑缓冲层的厚度，且N‑缓冲层向上抬起一定的距离。由于上述的N‑缓冲层被加厚，使器件运行过程中受重粒子影响后的电场得到一定的缓解，提高了抗单粒子烧毁的韧性。另一方面，由于上述的N‑缓冲层被抬高，使器件运行过程中的电子导通路径的电阻增大，使器件的snapback效应没有受到缓冲层被加厚的影响。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件抗辐射加固技术，具体涉及一种RC-IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构。

背景技术

粒子辐射是影响功率器件的重要原因。功率器件在空间应用中受到粒子辐射之后会引发器件内部产生大量的电子空穴对，在内部的高强电场的作用下，产生的电子和空穴都将被传输到器件的两端，由此产生一种非稳态电流。如果电流过大，就可能导致器件由于焦耳热而导致烧毁，即单粒子烧毁效应。

RC-IGBT作为一种新型的功率器件，将栅极控制、大电流、反向导通的优势表现出来，在关断瞬态期间，RC-IGBT的N型集电区为漂移区残留的载流子提供了一条快速抽走的通道，可以大大减少关断时间。因此，RC-IGBT是一种非常有希望成为未来可以替代IGBT产品的一种器件结构。然而，RC-IGBT固有的一种存在于输出特性第一象限的snapback效应使RC-IGBT在并联使用的时候会出现电流不平衡的现象，严重时导致器件无法开启，对器件可靠性及性能造成危害。

目前对功率器件的加固方式分为正面有源区加固和背面缓冲层加固两种方法。其中，背面缓冲层加固的方式广泛适用于功率二极管、功率MOSEFT、IGBT器件和边缘终端结构等。如果将加厚缓冲层的方式施加于RC-IGBT，则会影响snapback效应。因此，一种既可以对RC-IGBT进行加固，又可以不损伤snapback效应的结构是需要提出的一种重要方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种RC-IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构，以解决现有技术中的RC-IGBT在辐射环境中的抗单粒子烧毁能力，且不影响RC-IGBT在正向导通初期产生的snapback效应，从而对器件可靠性及性能造成危害的问题。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种RC-IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构，包括：

自下而上的集电极、集电区、缓冲层、漂移区、MOS元胞结构。

优选的，所述半元胞结构还包括：所述集电区与所述缓冲层之间设置有低掺杂的第二N-漂移区。

优选的，所述第二N-漂移区的厚度大于6μm。

优选的，所述集电区包括N+集电区和P+集电区。

优选的，所述缓冲层和所述漂移区均是N-型区域。

优选的，所述缓冲层的厚度大于6μm。

优选的，所述缓冲层的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

优选的，所述RC-IGBT的半元胞宽度为200～400μm。

本发明的有益效果为：

本发明公开了一种RC-IGBT抗单粒子烧毁器件半元胞结构，由于被加厚的缓冲层对电场的缓冲作用，使RC-IGBT承受由于粒子入射引发的电场被平缓，可以大大降低N-漂移区和缓冲层高低结处的碰撞电离。从而提高了器件的抗SEB性能。同时，由于被抬高的缓冲层下方的低掺杂的N型区域，使RC-IGBT的snapback效应减弱，抵消了由于缓冲层加厚引发的snapback效应的增强部分。

附图说明