CN112133742A - 一种igbt器件背面保护环结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IGBT器件背面保护环结构，包括划片道和漂移区，所述划片道内侧设有终端保护结构，终端保护结构内部分别设有N型短路区和P型集电区，漂移区顶部两侧分别设有第一P型掺杂保护终端和第二P型掺杂保护终端，第一P型掺杂保护终端和第二P型掺杂保护终端中间分别设有P型掺杂集电区和N型掺杂逆导短路区。本IGBT器件背面保护环结构，在不增加器件制作成本的前提下，将原来制作于IGBT器件正面的保护性器件结构，即保护环或终端，转移到器件的背面去实现，非常有效和综合地利用了半导体芯片的正反两面，能够在同等面积情况下，达到具有更大的器件导通电流，电特性表现上增强，扩大了发射区面积的效果。

Description

一种IGBT器件背面保护环结构
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，具体为一种IGBT器件背面保护环结构。
背景技术
IGBT是当前主流的半导体功率器件，在电力电子控制和绿色能源有效使用的领域，具有着重要的作用，同时具有非常广泛的应用市场。传统IGBT结构简单，其正面由于是对整个背面进行掺杂，所以并不需要光刻、也不需要背面结构与正面器件结构的相互套准，传统IGBT器件的背面只是采用P型集电区，电特性表现上差，发射区面积小，导电流能力低，针对这些缺陷，从而设计出一种IGBT器件背面保护环结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IGBT器件背面保护环结构，具有更大的器件导通电流，电特性表现上增强，扩大了发射区面积的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种IGBT器件背面保护环结构，包括划片道和漂移区，所述划片道内侧设有终端保护结构，终端保护结构内部分别设有N型短路区和P型集电区；
所述漂移区顶部两侧分别设有第一P型掺杂保护终端和第二P型掺杂保护终端，第一P型掺杂保护终端和第二P型掺杂保护终端中间分别设有P型掺杂集电区和N型掺杂逆导短路区，N型掺杂逆导短路区位于P型掺杂集电区右侧，且N型掺杂逆导短路区和P型掺杂集电区固定连接。
优选的，所述终端保护结构和P型集电区均呈圆角矩形。
优选的，所述P型集电区排列呈3行×4列的阵列。
优选的，所述第一P型掺杂保护终端和第二P型掺杂保护终端对称设置于漂移区顶部两侧。
优选的，所述P型集电区上方开设有孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本IGBT器件背面保护环结构，在不增加器件制作成本的前提下，将原来制作于IGBT器件正面的保护性器件结构，即保护环或终端，转移到器件的背面去实现，非常有效和综合地利用了半导体芯片的正反两面，能够在同等面积情况下，达到具有更大的器件导通电流，电特性表现上增强，扩大了发射区面积的效果。
附图说明
图1为本发明的实施例一示意图；
图2为本发明的实施例二示意图；
图3为本发明的局部图。
图中：1、划片道；2、终端保护结构；3、P型集电区；4、N型短路区；5、第一P型掺杂保护终端；6、P型掺杂集电区；7、N型掺杂逆导短路区；8、漂移区；9、第二P型掺杂保护终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种IGBT器件背面保护环结构，划片道1内侧设有终端保护结构2，终端保护结构2内部分别设有N型短路区4和P型集电区3，终端保护结构2和P型集电区3均呈圆角矩形，P型集电区3上方开设有孔，金属化后，对于金属层进行光刻和刻蚀，制作出场板，在逆导IGBT版图设计阶段，正面结构保留两道保护环，并且设计相应的场板，亦即正面采用保护环+场板的复合终端结构，终端结构内部，以IGBT单胞结构填满，同样在设计阶段，背面设计出6道保护环，同时叠加场板结构，正反面保护终端合起来，可以耐受1200V电压，背面采用整块P型集电区3注入，同时采用面积较小的整块N型短路区4注入，在保持原有器件各项优秀性能的基础上，进一步扩大导通电流的能力。
实施例二：
请参阅图2，一种IGBT器件背面保护环结构，划片道1内侧设有终端保护结构2，终端保护结构2内部分别设有N型短路区4和P型集电区3，终端保护结构2和P型集电区3均呈圆角矩形，P型集电区3为12块不相连通的区域，并且P型集电区排列呈3行×4列的阵列，其余部分用作N型短路区4，除背面版图设计进行调整，变得更为复杂一些外，其他与实施例一相同，是对实施例一的一种变化，由于采用了分块的P型集电区3和N型短路区4，可以得到更为优化的电流分布，也更有利于器件工作时的热管理。
请参阅图3，一种IGBT器件背面保护环结构，漂移区8顶部两侧分别设有第一P型掺杂保护终端5和第二P型掺杂保护终端9，第一P型掺杂保护终端5和第二P型掺杂保护终端9对称设置于漂移区8顶部两侧，第一P型掺杂保护终端5和第二P型掺杂保护终端9中间分别设有P型掺杂集电区6和N型掺杂逆导短路区7，N型掺杂逆导短路区7位于P型掺杂集电区6右侧，且N型掺杂逆导短路区7和P型掺杂集电区6固定连接。
综上所述：本IGBT器件背面保护环结构，在不增加器件制作成本的前提下，将原来制作于IGBT器件正面的保护性器件结构，即保护环或终端，转移到器件的背面去实现，非常有效和综合地利用了半导体芯片的正反两面，能够在同等面积情况下，达到具有更大的器件导通电流，电特性表现上增强，扩大了发射区面积的效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种IGBT器件背面保护环结构，包括划片道(1)和漂移区(8)，其特征在于，所述划片道(1)内侧设有终端保护结构(2)，终端保护结构(2)内部分别设有N型短路区(4)和P型集电区(3)；
所述漂移区(8)顶部两侧分别设有第一P型掺杂保护终端(5)和第二P型掺杂保护终端(9)，第一P型掺杂保护终端(5)和第二P型掺杂保护终端(9)中间分别设有P型掺杂集电区(6)和N型掺杂逆导短路区(7)，N型掺杂逆导短路区(7)位于P型掺杂集电区(6)右侧，且N型掺杂逆导短路区(7)和P型掺杂集电区(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT器件背面保护环结构，其特征在于，所述终端保护结构(2)和P型集电区(3)均呈圆角矩形。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT器件背面保护环结构，其特征在于，所述P型集电区(3)排列呈3行×4列的阵列。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT器件背面保护环结构，其特征在于，所述第一P型掺杂保护终端(5)和第二P型掺杂保护终端(9)对称设置于漂移区(8)顶部两侧。
5.根据权利要求1所述的一种IGBT器件背面保护环结构，其特征在于，所述P型集电区(3)上方开设有孔。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024037274A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 重庆万国半导体科技有限公司 一种具有反向导通特性的igbt器件及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832240A (zh) * 2012-09-11 2012-12-19 电子科技大学 一种集电极终端具有介质层的绝缘栅双极型晶体管
US20150171199A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device
CN106486539A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 上海联星电子有限公司 一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN106783984A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 全球能源互联网研究院 一种双面终端结构、逆导型半导体器件及其制备方法
CN106816463A (zh) * 2017-01-16 2017-06-09 全球能源互联网研究院 一种终端结构、半导体器件及其制备方法
CN206742243U (zh) * 2017-05-16 2017-12-12 上海长园维安微电子有限公司 一种带有反并联二极管的双向tvs器件
CN109004024A (zh) * 2018-07-02 2018-12-14 全球能源互联网研究院有限公司 一种半导体器件及其制作方法
CN109346514A (zh) * 2018-11-05 2019-02-15 北京工业大学 一种逆阻igbt的芯片及制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832240A (zh) * 2012-09-11 2012-12-19 电子科技大学 一种集电极终端具有介质层的绝缘栅双极型晶体管
US20150171199A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device
CN106486539A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 上海联星电子有限公司 一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN106783984A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 全球能源互联网研究院 一种双面终端结构、逆导型半导体器件及其制备方法
CN106816463A (zh) * 2017-01-16 2017-06-09 全球能源互联网研究院 一种终端结构、半导体器件及其制备方法
CN206742243U (zh) * 2017-05-16 2017-12-12 上海长园维安微电子有限公司 一种带有反并联二极管的双向tvs器件
CN109004024A (zh) * 2018-07-02 2018-12-14 全球能源互联网研究院有限公司 一种半导体器件及其制作方法
CN109346514A (zh) * 2018-11-05 2019-02-15 北京工业大学 一种逆阻igbt的芯片及制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024037274A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 重庆万国半导体科技有限公司 一种具有反向导通特性的igbt器件及其制备方法

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