CN108172610B - 一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 - Google Patents
一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108172610B CN108172610B CN201711445407.5A CN201711445407A CN108172610B CN 108172610 B CN108172610 B CN 108172610B CN 201711445407 A CN201711445407 A CN 201711445407A CN 108172610 B CN108172610 B CN 108172610B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type semiconductor
- region
- built
- conductivity type
- ballast resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 138
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MXSJNBRAMXILSE-UHFFFAOYSA-N [Si].[P].[B] Chemical compound [Si].[P].[B] MXSJNBRAMXILSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 5
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7398—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with both emitter and collector contacts in the same substrate side
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体P+集电区、金属集电极、第二导电类型半导体缓冲层、第二导电类型半导体N‑漂移区、第一导电类型半导体P型基区、重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区、第二导电类型半导体内置镇流电阻区和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区，第二导电类型半导体内置镇流电阻区取代第二导电类型半导体N+发射区向栅极结构下方横向扩展的部分，从而使第二导电类型半导体内置镇流电阻区处于栅极电压控制区域；本发明利用镇流电阻值高温下的正温度特性，提升器件短路能力；同时提升器件正向阻断状态下的热稳定性。
Description
技术领域
本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种具有内置镇流电阻的高压IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)器件。
背景技术
绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)由于既具有MOSFET输入阻抗高、驱动电路简单、开关速度快的优点，又具有双极晶体管电流密度大、饱和压降低的优点，现已成为电力电子领域的主流功率开关器件之一；广泛应用于高压、大电流领域，如风力发电、轨道交通、智能电网等。IGBT在实际应用中，会遇到负载短路情况，此时IGBT同时承受高压和大电流的考验，短时间内芯片温度骤升、热量集聚，最终导致器件发生烧毁。高压IGBT由于应用环境对短路承受能力有更严格的要求，为了给外部保护电路留有响应时间，在短路情况下将IGBT器件关断，一般要求器件本身的短路承受时间不低于10us。所以短路承受时间大小tsc，成为衡量器件短路承受能力的标准，tsc越大，表明器件抗短路能力越强。
IGBT在短路情况下，器件两端承受大电压使得输出电流达到饱和，此时的电流称为短路饱和电流。IGBT在短路条件下的关断失效，主要原因是短路饱和电流过大，关断时引发高功耗、寄生晶闸管开启、电流聚集和泄漏电流过大等。目前在高压IGBT器件领域，基于发射极载流子增强技术的器件结构，如高电导率IGBT(HiGT)、平面增强型IGBT(EPIGBT)和介质阻挡层IGBT(DBIGBT)等，通过优化IGBT中的发射极一侧的载流子分布，降低器件短路饱和电流和关断损耗，从而降低失效几率，提高器件的抗短路能力。但上述器件结构，增加了器件结构的复杂程度和设计难度。
提升IGBT器件短路能力的另一种技术方案是使用发射极镇流电阻(EmitterBallast Resistance，EBR)。传统EBR结构的IGBT器件，发射极镇流电阻由距离发射极接触区较远的条状N+发射区构成，因为N+发射区掺杂浓度较高，迁移率主要以电离杂质散射为主导，该电阻通常呈现负温度系数，即发射极镇流电阻随着温度升高，阻值下降；在低温小电流条件下，EBR电阻值较大，会增大IGBT功率器件的导通损耗，在短路后的高温大电流条件下，EBR电阻值变小，不能有效限制短路饱和电流大小，短路能力会随着温度升高而不断减弱；因此一种具有正温度系数的EBR结构的IGBT器件，能够有效提高器件短路能力。现有技术方案表明，具有正温度系数的镇流电阻，可以在N+发射区中通过引入镍铁合金或深能级受主杂质实现，但该技术方案工艺实现较难，与传统制造工艺兼容性不强，其电阻制造工艺本身就存在高温可靠性问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述传统IGBT存在的问题，提出一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件：以轻掺杂第二导电类型半导体扩散电阻，取代重掺杂第二导电类型半导体N+发射区在栅极下的横向扩展区域，利用扩散电阻的正温度特性实现镇流电阻效果，降低器件短路饱和电流，提升高压IGBT器件抗短路能力。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体P+集电区6、位于第一导电类型半导体P+集电区6背面的金属集电极7、第一导电类型半导体P+集电区6上方的第二导电类型半导体缓冲层5、第二导电类型半导体缓冲层5上方的第二导电类型半导体N-漂移区4；所述第二导电类型半导体N-漂移区4顶层中间区域为第一导电类型半导体P型基区9，第一导电类型半导体P型基区9中具有防止寄生三极管开启的重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区10、第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11位于重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区10上方的左右两侧，重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11和第一导电类型半导体P型基区9通过金属发射极8短接；所述第二导电类型半导体N-漂移区4顶层第一导电类型半导体P型基区9两侧区域为降低JFET电阻的第二导电类型半导体JEFT注入区3；所述IGBT器件还包括栅极结构，栅极结构由相互接触的多晶硅栅电极2和栅氧化层13构成，其中栅氧化层13与第二导电类型半导体JEFT注入区3、第一导电类型半导体P型基区9、第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11均接触，多晶硅栅电极2与金属发射极8之间具有隔离介质1；所述第二导电类型半导体内置镇流电阻区12置于栅氧化层13下方，取代第二导电类型半导体N+发射区11向栅极结构下方横向扩展的部分，从而使第二导电类型半导体内置镇流电阻区12处于栅极电压控制区域；第二导电类型半导体内置镇流电阻区12通过重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11与金属发射极8的电位连接。
作为优选方式，隔离介质1为硼磷硅玻璃。
作为优选方式，第一导电类型半导体为P型半导体，第二导电类型半导体为N型半导体。
作为优选方式，第一导电类型半导体为N型半导体，第二导电类型半导体为P型半导体。
作为优选方式，第一导电类型半导体或者第二导带类型半导体的材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。
作为优选方式，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12的掺杂方式为非均匀掺杂。
作为优选方式，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12工艺过程采用扩散或离子注入。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在传统IGBT器件基础上，以轻掺杂第二导电类型半导体镇流电阻完全取代了重掺杂的同型同质发射区在栅极下方横向扩展的部分，利用镇流电阻值高温下的正温度特性，提升器件短路能力；同时提升器件正向阻断状态下的热稳定性。
(2)本发明通过优化内置镇流电阻的掺杂浓度、结深和电阻区域长度，根据实际设计要求，任意调整高压IGBT的短路承受时间大小，而不会使静态特性较传统结构退化。
(3)本发明提出的内置镇流电阻结构，在传统高压IGBT工艺基础上易于实现，工艺兼容性强。
附图说明
图1是传统高压平面栅型IGBT器件的结构示意图；
图2是本发明提供的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件的结构示意图；
图3是本发明提供的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件和传统IGBT器件3300V条件下击穿曲线的仿真对比；
图4是本发明提供的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件和传统IGBT器件3300V条件下短路饱和电流的仿真对比。
其中，1为隔离介质，2为多晶硅栅电极，3为第二导电类型半导体JEFT注入区，4为第二导电类型半导体N-漂移区，5为第二导电类型半导体缓冲层，6为第一导电类型半导体P+集电区，7为金属集电极，8为金属发射极，9为第一导电类型半导体P型基区，10为重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区，11为重掺杂第二导电类型半导体N+发射区，12为第二导电类型半导体内置镇流电阻区，13为栅氧化层。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所阐述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体P+集电区6、位于第一导电类型半导体P+集电区6背面的金属集电极7、第一导电类型半导体P+集电区6上方的第二导电类型半导体缓冲层5、第二导电类型半导体缓冲层5上方的第二导电类型半导体N-漂移区4；所述第二导电类型半导体N-漂移区4顶层中间区域为第一导电类型半导体P型基区9，第一导电类型半导体P型基区9中具有防止寄生三极管开启的重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区10、第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11位于重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区10上方的左右两侧，重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11和第一导电类型半导体P型基区9通过金属发射极8短接；所述第二导电类型半导体N-漂移区4顶层第一导电类型半导体P型基区9两侧区域为降低JFET电阻的第二导电类型半导体JEFT注入区3；所述IGBT器件还包括栅极结构，栅极结构由相互接触的多晶硅栅电极2和栅氧化层13构成，其中栅氧化层13与第二导电类型半导体JEFT注入区3、第一导电类型半导体P型基区9、第二导电类型半导体内置镇流电阻区12和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11均接触，多晶硅栅电极2与金属发射极8之间具有隔离介质1，隔离介质1为硼磷硅玻璃。所述第二导电类型半导体内置镇流电阻区12置于栅氧化层13下方，取代第二导电类型半导体N+发射区11向栅极结构下方横向扩展的部分，从而使第二导电类型半导体内置镇流电阻区12处于栅极电压控制区域；第二导电类型半导体内置镇流电阻区12通过重掺杂第二导电类型半导体N+发射区11与金属发射极8的电位连接。
优选的，第一导电类型半导体或者第二导带类型半导体的材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。
优选的，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12的掺杂方式为非均匀掺杂。
优选的，第二导电类型半导体内置镇流电阻区12工艺过程采用扩散或离子注入。
基于上述技术方案，当第一导电半导体类型为P型半导体而第二导电类型半导体类型为N型半导体时，本发明提供的器件为N沟道IGBT器件；当第一导电类型半导体为N型半导体时而第二导电类型半导体为P型半导体时，本发明提供的器件为P沟道IGBT器件。下面具体以N沟道高压IGBT器件为例，对本发明的工作原理进行详细说明：
本发明提出的具有内置镇流电阻的IGBT结构，当内置镇流电阻为N型掺杂时，要求杂质掺杂浓度为轻掺杂。在室温条件下，单晶硅中的杂质已完全电离；当温度升高后，由于晶格振动散射，特别是声子散射占主导，迁移率随着温度升高而降低，使得电阻率随着温度升高而增大；本发明提出的N型镇流电阻区为轻掺杂，故高温下的迁移率主要受声子散射支配，杂质的库仑散射可忽略不计，因此，N型镇流电阻的阻值随着温度升高而升高，呈现正温度特性，高温下达到镇流的效果。
本发明提出的具有内置镇流电阻的IGBT结构，镇流电阻内置于沟道区，与N+发射区和IGBT栅极下的沟道串联，完全取代了N+发射区在栅极下的横向扩展区。在IGBT正向导通时，栅极为高电位，因为镇流电阻全部位于栅极下方区域，使得N轻掺杂的镇流电阻表面实现电子积累，降低了导通电阻，因此和传统IGBT结构相比，导通压降不会增加。
在正向阻断模式下，栅极电压为零或负压，此时沟道区消失，镇流电阻区表面实现耗尽或反型，不会形成电子通路，同时因为镇流电阻内置于P型基区，其不会影响到器件正常阻断时N-漂移区和P型基区耗尽区的扩展，故和传统结构的正向阻断电压相比，耐压值不会降低。
同时，在高压IGBT正向阻断时，漂移区内的泄漏电流中空穴成分过大，会引发器件发生热奔，最后发生烧毁。而本发明中的镇流电阻可以限制器件正向阻断时的泄漏电流大小，阻断泄漏电流和温度之间形成正反馈，从而提升高压器件正向阻断状态下的热稳定性。
本发明提出的具有内置镇流电阻的IGBT结构，在器件短路情况下，器件两端同时存在高电压和大电流，短时间内整个芯片温度骤升；内置N型掺杂的镇流电阻，因为阻值具有正温度特性，在短路时电阻值会随着芯片温度的升高而升高，因此镇流电阻两端分压逐渐增大，因为沟道区和镇流电阻在短路导通时为串联关系，会使沟道两端的相对电压下降，根据IGBT器件的输出特性，使得短路饱和电流下降，从而短路承受时间增加，器件短路能力提高。内置镇流电阻的电阻值越高，其在短路条件下对短路饱和电流的抑制作用越强，短路能力越强。在本发明的实际应用中，要考虑内置镇流电阻对电流的抑制作用需要产生一定额外功耗，因此，可在考虑牺牲部分功耗的条件下，通过改变内置镇流电阻的掺杂浓度、结深和电阻区域长度，根据具体应用要求，任意调整高压IGBT的短路承受时间大小。
所述内置镇流电阻的选取，要求满足条件：(1)杂质掺杂浓度为轻掺杂；(2)位置内置于栅电极下方；(3)镇流电阻的电阻值正温度系数高；(4)优化内置镇流电阻的掺杂浓度、结深和电阻区域长度，实现任意调整高压IGBT的短路承受时间大小。
工艺上能够实现内置镇流电阻的一种方法：将传统高压IGBT的N+发射区形成过程分为两步：利用自对准工艺，首先通过离子注入工艺，斜角注入磷杂质，推结一段时候后，形成内置N型镇流电阻区域；之后继续离子注入砷杂质，形成高浓度的N+区域，作为N+发射区。
为了验证本发明的有益效果，以3300V高压N沟道IGBT设计为例，利用MEDICI软件对比图1所示的传统IGBT、图2所示本发明提出的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件进行仿真比较，包括器件的静态、动态和短路性能。图2结构仿真采用的器件各参数和图1结构采用的参数完全相同，最终对比结果如下表所示：
从对比中可以看出，对于阻值为6mΩ的内置镇流电阻的IGBT器件，其静态参数和动态参数与传统结构近似，没有发生退化，但短路承受时间提高了46％，从图3的击穿曲线和图4的短路饱和电流对比也能发现本发明提出的结构较传统结构在短路能力上有明显优势。
综上所述，本发明提供的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，通过优化内置镇流电阻的掺杂浓度、结深和电阻区域长度，提升高压IGBT的短路承受时间大小，增强短路能力。
此外，应当说明的是，本发明中关于内置镇流电阻的高压IGBT器件，不仅适用于目前普遍应用的3300V、4500V和6500V的IGBT器件，还适用于大于1700V的基于平面栅和槽栅型的高压IGBT器件。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其特征在于：其元胞结构包括第一导电类型半导体P+集电区（6）、位于第一导电类型半导体P+集电区（6）背面的金属集电极（7）、第一导电类型半导体P+集电区（6）上方的第二导电类型半导体缓冲层（5）、第二导电类型半导体缓冲层（5）上方的第二导电类型半导体N-漂移区（4）；所述第二导电类型半导体N-漂移区（4）顶层中间区域为第一导电类型半导体P型基区（9），第一导电类型半导体P型基区（9）中具有防止寄生三极管开启的重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区（10）、第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区（11），第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区（11）位于重掺杂第一导电类型半导体P+掺杂区（10）上方的左右两侧，重掺杂第二导电类型半导体N+发射区（11）和第一导电类型半导体P型基区（9）通过金属发射极（8）短接；所述第二导电类型半导体N-漂移区（4）顶层第一导电类型半导体P型基区（9）两侧区域为降低JFET电阻的第二导电类型半导体JFET注入区（3）；所述IGBT器件还包括栅极结构，栅极结构由相互接触的多晶硅栅电极（2）和栅氧化层（13）构成，其中栅氧化层（13）与第二导电类型半导体JFET注入区（3）、第一导电类型半导体P型基区（9）、第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）和重掺杂第二导电类型半导体N+发射区（11）均接触，多晶硅栅电极（2）与金属发射极（8）之间具有隔离介质（1）；所述第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）置于栅氧化层（13）下方，取代第二导电类型半导体N+发射区（11）向栅极结构下方横向扩展的部分，从而使第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）完全处于栅极电压控制区域；第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）通过重掺杂第二导电类型半导体N+发射区（11）与金属发射极（8）的电位连接；第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）为轻掺杂。
2.根据权利要求1所述的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其特征在于：隔离介质（1）为硼磷硅玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其特征在于：第一导电类型半导体或者第二导带类型半导体的材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。
4.根据权利要求1所述的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其特征在于：第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）的掺杂方式为非均匀掺杂。
5.根据权利要求1所述的一种具有内置镇流电阻的高压IGBT器件，其特征在于：第二导电类型半导体内置镇流电阻区（12）工艺过程采用扩散或离子注入。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711445407.5A CN108172610B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711445407.5A CN108172610B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108172610A CN108172610A (zh) | 2018-06-15 |
| CN108172610B true CN108172610B (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=62518476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711445407.5A Active CN108172610B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108172610B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112151533B (zh) * | 2020-09-24 | 2023-03-17 | 电子科技大学 | 一种双向导电的功率半导体器件结构 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6384164A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Nissan Motor Co Ltd | 縦形ｍｏｓｆｅｔ |
| US5057884A (en) * | 1988-04-05 | 1991-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having a structure which makes parasitic transistor hard to operate |
| CN103258848A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-21 | 电子科技大学 | 一种具有正温度系数发射极镇流电阻的igbt器件 |
| CN105826367A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-08-03 | 东南大学 | 一种大电流绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管器件 |
| CN107431090A (zh) * | 2015-03-18 | 2017-12-01 | 三菱电机株式会社 | 电力用半导体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6032624B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2016-11-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
-
2017
- 2017-12-27 CN CN201711445407.5A patent/CN108172610B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6384164A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Nissan Motor Co Ltd | 縦形ｍｏｓｆｅｔ |
| US5057884A (en) * | 1988-04-05 | 1991-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having a structure which makes parasitic transistor hard to operate |
| CN103258848A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-21 | 电子科技大学 | 一种具有正温度系数发射极镇流电阻的igbt器件 |
| CN107431090A (zh) * | 2015-03-18 | 2017-12-01 | 三菱电机株式会社 | 电力用半导体装置 |
| CN105826367A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-08-03 | 东南大学 | 一种大电流绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108172610A (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104620391B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN103413824B (zh) | 一种rc-ligbt器件及其制作方法 | |
| CN109768080B (zh) | 一种具有mos控制空穴通路的igbt器件 | |
| CN107808899B (zh) | 具有混合导电模式的横向功率器件及其制备方法 | |
| CN114122123B (zh) | 集成高速续流二极管的碳化硅分离栅mosfet及制备方法 | |
| CN108321193B (zh) | 一种沟槽栅电荷存储型igbt及其制作方法 | |
| CN108493241B (zh) | 一种具有内置jfet结构的igbt器件 | |
| US9263560B2 (en) | Power semiconductor device having reduced gate-collector capacitance | |
| US20230090883A1 (en) | Three-dimensional carrier stored trench igbt and manufacturing method thereof | |
| CN109065618B (zh) | 一种具有稳固短路承受能力的igbt | |
| CN109065608B (zh) | 一种横向双极型功率半导体器件及其制备方法 | |
| US20150144989A1 (en) | Power semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| CN104795438B (zh) | 一种能抑制负阻效应的sa‑ligbt | |
| JP2020155581A (ja) | 半導体装置 | |
| CN108172610B (zh) | 一种具有内置镇流电阻的高压igbt器件 | |
| US20150144990A1 (en) | Power semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| CN108766998B (zh) | 一种具有凹槽栅型jfet结构的igbt器件 | |
| CN107516669B (zh) | 一种igbt器件 | |
| US11069769B2 (en) | Semiconductor device | |
| CN111933687B (zh) | 具有高安全工作区的横向功率器件 | |
| CN103928507A (zh) | 一种逆导型双栅绝缘栅双极型晶体管 | |
| CN103887332A (zh) | 一种新型功率半导体器件 | |
| CN113838913A (zh) | 分段式注入的自钳位igbt器件及其制作方法 | |
| CN113838914A (zh) | 具有分离栅结构的ret igbt器件结构及制作方法 | |
| CN112736134A (zh) | 碳化硅pnpn晶闸管注入型igbt器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |