一种具有超结的逆导型IGBT的制作方法

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种具有超结的逆导型igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

背景技术：

逆导型igbt是一种具有反向导通能力的igbt。普通的igbt不具备逆向导通能力，因此在应用时常会反向并联一个二极管进行续流保护。但是这样会导致系统体积增大，并且会引入寄生效应影响系统的可靠性。

传统的逆导型igbt通过将一部分集电极区的p+区域替换成n+区来实现逆导功能。这对n+与p+区域的比例有一定的要求，n+区域过大，可能导致器件出现电压折回(snapback)效应，而n+区域越小，反向的电流分布会越不均匀。

技术实现要素：

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种具有超结的逆导型igbt。

本发明的技术方案：一种具有超结的逆导型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，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；

所述发射极结构包括位于耐压层结构上表面的p型阱区8，位于p型阱区8上表面的n+发射极区10和p+体接触区9，n+发射极区10位于p+体接触区9两侧，p+体接触区9上表面具有绝缘层11，绝缘层11向两侧延伸与n+发射极区10上表面接触，n+发射极区10和p+体接触区9的共同引出端为发射极e；

所述栅极结构为沟槽栅，沟槽栅由第一绝缘介质11和位于第一绝缘介质11之中的第一导电材料12构成；所述第一导电材料12的引出端为器件的栅极g；所述沟槽栅位于器件两端并从器件表面垂直贯穿p型阱区8，沟槽栅的侧面与p型阱区8和n+型发射极区10的侧面接触；

所述耐压层结构包括n型漂移区5以及p型条6，所述p型条6在n型漂移区5中间隔分布，所述p型条6的上表面与p型阱区8的下表面相连接，所述p型条6与n型漂移区5组成超结结构，所述沟槽栅延伸入n型漂移区5中，n型漂移区5的上表面还与p型阱区8下表面接触；

所述集电极结构包括p+集电极区2、n+集电极区1和n型缓冲层3，所述n型缓冲层3的上表面与耐压层相连接，所述p+集电极区2以及n+集电极区1的上表面与n型缓冲层3相连接，所述p+集电极区2以及n+集电极区1的共同引出端为集电极c；

其特征在于，所述集电极结构还包括绝缘介质隔离层4，绝缘介质隔离层4将p+集电极区2以及n+集电极区1分隔开，并且贯穿n型缓冲层3后延伸入p型条6中，位于p型条6中的绝缘介质隔离层4的侧面与上表面与n型漂移区5接触。

本发明的有益效果为，本发明的逆导型igbt实现了逆向导通的能力，相对于传统的逆导型igbt而言，本发明消除了snapback现象，可以在更小的元胞宽度下实现逆导功能，并且反向导通电流更加均匀。

附图说明

图1是本发明的具有超结的逆导型igbt示意图；

图2是常规超结igbt示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述

如图1所示，为本发明的具有超结的逆导型igbt。其工作原理如下：

正向导通时，栅极接正压，集电极接正压，发射极接地。栅极上的电压使沟道开启，电子注入到n型漂移区中，由于p型条以及绝缘介质隔离层的阻挡作用，注入的电子在p型条两侧分别移动到集电极区，右侧的电子被n型集电极收集，而左侧的电子会在p+集电极区上的n型缓冲层上积累，随着集电极电压的逐渐增大，从而使p+集电极区与n型缓冲层构成的pn结开启，开始注入空穴进入漂移区。因此器件在集电极电压较低时，器件左侧未导通而右侧处于单极导通状态，随着集电极电压的增大，器件左侧阳极的pn结开启，p+阳极开始向漂移区注入空穴，器件左侧进入双极导通状态，大部分注入漂移区的空穴直接沿着p型条流向阴极，因此右侧大部分区域仍单极导通模式。因此正向导通曲线为左右两侧单极与双极导通状态的叠加，所以不存在因从单极导通向双极导通导致漂移区电阻突变形成的snapback现象。

逆向导通时，栅极接地，集电极接地，发射极接正压。p型阱区、p型条、n型漂移区以及n+集电极形成超结二极管，反向导通功耗小，并且由于n+集电极/p+集电极之间的占比很高，因此反向导通时，反向导通电流分布均匀。

技术特征：

技术总结
本发明涉及功率半导体技术，特别涉及一种具有超结的逆导型IGBT。相对于传统的超结逆导型IGBT，本发明将集电极区中的一部分的P+集电极区用N+集电区替换，并且用P型条以及介质隔离层将N型漂移区分为两个不相连的N型漂移区区域，P+集电极区与N+集电区各位于其中一个N型漂移区，器件正向导通时，由于左右两个N型漂移区相对隔离，因此导通状态近似于左侧IGBT双极导通状态与右侧MOS单极导通状态的叠加，不存在snapback现象。由于N+集电区的存在，器件能实现逆向导通。本发明的有益成果：实现逆向导通能力，无snapback现象，同时优化了逆向导通时电流分布。

技术研发人员：郑崇芝;夏云;谯彬;李青岭;孙瑞泽;刘超;施宜军;信亚杰;王方洲;陈万军
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2019.08.12
技术公布日：2019.11.12