[发明专利]一种具有变掺杂场截止层的超结逆阻型IGBT

摘要

本发明涉及功率半导体技术，特别涉及一种具有变掺杂场截止层的超结逆阻型IGBT。相对于传统的超结逆阻型IGBT，本发明采用在漂移区中设置超结结构以及将第一N型层浓度分布进行优化：其浓度呈现从左向右逐渐增加。超结结构的引入使得器件漂移区中的电场近似为矩形分布，与传统NPT逆阻型IGBT三角形的纵向电场分布相比，可以在更短的漂移区长度下取得相同的耐压，从而提高了器件的导通压降与关断损耗的折中关系。本发明通过优化第一N型层的浓度分布，使器件正向耐压时第一N型层处不发生穿通，反向耐压时第一N型层上可以被完全耗尽并且此处的峰值电场更均匀。本发明的有益成果：实现双向耐压，同时优化了导通压降以及关断损耗的折中关系。

主权项

1.一种具有变掺杂场截止层的超结逆阻IGBT，其元胞包括集电极结构、耐压层结构、发射极结构和栅极结构，其中耐压层结构位于集电极结构之上，发射极结构和栅极结构位于耐压层结构之上：所述集电极结构包括P型集电极层(1)和位于P型集电极层(1)上表面的场截止层即第一N型层(2)；P型集电极层引出端为器件的集电极；所述耐压层包括N型条(4)和与其并列设置的P型条(3)，所述N型条(4)和P型条(3)均位于第一N型层(2)上表面；所述N型条(4)和P型条(3)构成超结结构；所述发射极结构包括位于耐压层结构上表面的第二N型层(5)和位于第二N型层(5)上表面的P型阱区(6)，所述P型阱区(6)上层具有相互独立的N型发射极区(8)和P型体接触区(7)；所述N型发射极区(8)和P型体接触区(7)的共同引出端为发射极；所述栅极结构为沟槽栅，所述沟槽栅由第一绝缘介质(9)和位于第一绝缘介质(9)之中的第一导电材料(10)构成；所述第一导电材料(10)的引出端为器件的栅极；所述沟槽栅从器件表面垂直穿过P型阱区(6)与第二N型层(5)并延伸入N型条(4)中，沟槽栅的侧面与第二N型层(5)、P型阱区(6)、N型发射极区(8)接触；所述沟槽栅的水平宽度小于N型条(4)的水平宽度；其特征在于，所述集电极结构的第一N型层(2)，其浓度分布为从左至右逐渐增加，所述左右的定义是N型条(4)一侧为左，P型条(3)一侧为右；所述P型条(3)的上表面与第二N型层(5)下表面连接。