一种具有陷阱层的IGBT版图结构

本发明涉及功率半导体器件，具体涉及一种具有陷阱层的igbt版图结构。

背景技术：

1、在电力电子系统中，绝缘栅极双极晶体管(insulated gate bipolartransistor,igbt)被广泛应用于工业、轨道交通等领域，而逆导型igbt(reverseconduction igbt,rc-igbt)将igbt与二极管集成在一块晶圆从而大大降低了器件的面积，提高了器件的电流密度而在高压领域有较好的应用前景。

2、传统的逆导型igbt存在负阻现象导致需要增大n+集电区域的间隔距离，造成电流密度分布不均匀的问题，针对这一问题abb公司提供的具有引导层的rc-igbt概念大大降低了n+集电区域的间隔距离，增加了电流分布均匀性，从而进一步提高了器件输出功率，但引导区域本身面积较大，依然会造成在引导区域局部电流集中问题。

技术实现思路

1、针对以上问题，提出了一种具有陷阱层的igbt版图设计，通过对引入的陷阱层区域进行设计，通过较小面积的陷阱区域作为引导区，增加了rc-igbt区域占比，增加n+集电区域的分布范围，降低n+集电区域的间隔距离，可以有效的减低器件的关断损耗同时增加器件电流分布的均匀性。

2、为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

3、一种具有陷阱层的igbt版图结构，版图底板1由背面有陷阱层的p型集电极区域4和rc-igbt区域构成，rc-igbt区域包括背面无陷阱层的p型集电极区域2、背面n型集电极区域3两部分。

4、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4作为条形、方形、六角形、圆形窗口存在。

5、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4窗口大小大于相邻背面n型集电极区域3的间隔距离。

6、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4与背面n型集电极区域3直接接触或间接接触，或者与背面无陷阱层的p型集电极区域2直接接触或间接接触。

7、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4均匀分布在rc-igbt的元胞四周，有陷阱层的p型集电极区域4与背面无陷阱层的p型集电极区域2相接触。

8、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4均匀分布在rc-igbt的元胞四周，有陷阱层的p型集电极区域4与背面n型集电极区域3相接触。

9、作为优选方式，背面有陷阱层的p型集电极区域4呈条形、方形、六角形、或圆形，周围被rc-igbt区域围绕。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明提出了一种具有陷阱层的igbt版图设计，通过增加背面陷阱区域，增加n+集电区域的分布范围，降低n+集电区域的间隔距离，提高器件开关过程中的电流均匀性，提高器件关断速度，降低损耗。

技术特征：

1.一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：版图底板(1)由背面有陷阱层的p型集电极区域(4)和rc-igbt区域构成，rc-igbt区域包括背面无陷阱层的p型集电极区域(2)、背面n型集电极区域(3)两部分。

2.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)作为条形、方形、六角形、圆形窗口存在。

3.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)窗口大小大于相邻背面n型集电极区域(3)的间隔距离。

4.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)与背面n型集电极区域(3)直接接触或间接接触，或者与背面无陷阱层的p型集电极区域(2)直接接触或间接接触。

5.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)均匀分布在rc-igbt的元胞四周，有陷阱层的p型集电极区域(4)与背面无陷阱层的p型集电极区域(2)相接触。

6.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)均匀分布在rc-igbt的元胞四周，有陷阱层的p型集电极区域(4)与背面n型集电极区域(3)相接触。

7.根据权利要求1所述的一种具有陷阱层的igbt版图结构，其特征在于：背面有陷阱层的p型集电极区域(4)呈条形、方形、六角形、或圆形区域分布，周围被rc-igbt区域围绕。

技术总结
本发明提供一种具有陷阱层的IGBT版图结构，相较于传统版图设计，该方案通过陷阱注入的方式增加了背面有陷阱层的P型集电极区域，从而使RC‑IGBT区域面积占比增加，RC‑IGBT区域包括背面无陷阱层的P型集电极区域和背面N型集电极区域，同时也可以缩小背面N型集电极区域的间隔距离，加快器件关断过程中的电子抽取速度，提高器件的功率密度和电流分布均匀性。

技术研发人员：李泽宏,朱基弦,冯敬成,赵一尚,杨洋,王彤阳
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15