CN112599596B - 一种背面边缘带绝缘沟槽的igbt - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT，旨在解决现有技术中边缘区域电流密度大，容易烧毁的问题，其技术要点在于包括集电极、发射极及主体部，所述主体部指向所述背离金属层一侧设置有若干沟槽，所述沟槽位于所述主体部靠近边缘处。通过在主体部指向集电极一侧设置沟槽，使得沟槽处没有电流流过，从而调节IGBT边缘的电流密度。同时，流经IGBT正面边缘的电流密度也会降低，从而使得由于原来电流密度过大容易损坏的IGBT正面边缘区域得到保护，增强IGBT器件的使用寿命和可靠性。

Description

一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT。
背景技术
作为一种新型的功率半导体器件，绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)既有功率MOSFET输入阻抗高，控制功率小，易于驱动，开关频率高的优点，又有双极晶体管的导通电流大，导通损耗小的显著优点，在提倡节能减排、低碳经济的时代，具备节能效率高，便于规模化生产，较易实现智能化等优点，因而发展很快，已成为中高功率电力电子领域的主流功率开关器件。
但是IGBT为垂直型器件，使用的时候，电流会从器件的背面流向正面。IGBT的正面边缘带有保护环，保护环区域没有电流流过，但是背面的电流却均匀分布，将导致电流从背面流到正面的过程中，正面的电流将会在靠近边缘处集中，使得IGBT的正面边缘更容易损坏。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中边缘区域电流密度大，容易烧毁的形成的缺陷，从而提供一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT结构，包括集电极、发射极及主体部，所述主体部指向所述背离金属层一侧设置有若干沟槽，所述沟槽位于所述主体部靠近边缘处。
优选的，所述沟槽内填充有二氧化硅。
优选的，所述沟槽的数量设置为2-4。
优选的，所述沟槽的宽度为1μm。
优选的，所述沟槽的深度为1μm。
优选的，所述沟槽设置为两组，两组所述沟槽分别位于所述主体部长度方向的两侧，同组所述沟槽相邻之间的距离为1μm，靠近所述主体部长度方向端部的沟槽与所述主体部侧边的距离为1μm。
上述所述背面边缘带绝缘沟槽的IGBT，通过在主体部指向集电极一侧设置沟槽，使得沟槽处没有电流流过，从而调节IGBT边缘的电流密度。同时，流经IGBT正面边缘的电流密度也会降低，从而使得由于原来电流密度过大容易损坏的IGBT正面边缘区域得到保护，增强IGBT器件的使用寿命和可靠性。并且沟槽工艺和二氧化硅工艺属于成熟工艺，成本得到控制。同时沟槽的数量、宽度和间距可以根据不同的芯片设计，使得电流密度可以根据沟槽数量、宽度和间距控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种实施方式的背面边缘带绝缘沟槽的IGBT的截面示意图。
附图标记说明：
1、集电极；2、发射极；3、主体部；4、沟槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
文中部分英文单词释义：
IGBT：绝缘栅双极型晶体管
请参阅图1，一种背面边缘带绝缘沟槽4的IGBT，其包括集电极1、发射极2及主体部3，这里集电极1、主体部3及发射极2沿竖直方向排列设置，集电极1与发射极2分别设置在主体部3高度方向的两端。在一实施方式中，主体部3包括由下到上依次设置的P+集电层、N+缓冲层、N-基区及N+有源区(图中未示出)，在N+有源区的顶面覆盖有氧化层。其中集电极1位于P+集电层的下方，为覆盖在P+集电层外侧的一层金属层。所述发射极2为覆盖在氧化层背离所述N+有源区一侧的金属层。在一实施方式中，主体部3指向背离金属层一侧设置有若干沟槽4，沟槽4位于主体部3靠近边缘处。通过沟槽4的设置，降低IGBT正面边缘处的电流密度，从而保护该区域，使得该区域不会因为电流密度过大而损坏。
在一实施方式中，在所述沟槽4内填充有二氧化硅。通过二氧化硅保证了沟槽4内部的绝缘性能，避免电流从沟槽内通过，从而保证了沟槽内部的绝缘性能。
本实施方式中，沟槽4的数量为4个，并且沟槽4分为两组，两组所述沟槽4分别位于主体部3长度方向两端的边缘处，每组沟槽4分别设置为两个，同组沟槽4之间的相互间距为1μm，并且沟槽4的深度为1μm。在一实施方式中，靠近主体部3长度方向端部的沟槽4与主体部3侧边的距离为1μm。
在其他实施方式中，沟槽4的数量还可以设置为2或3。
本发明通过在主体部3指向集电极1一侧设置沟槽4，使得沟槽4处没有电流流过，从而调节IGBT边缘的电流密度。同时，流经IGBT正面边缘的电流密度也会降低，从而使得由于原来电流密度过大容易损坏的IGBT正面边缘区域得到保护，增强IGBT器件的使用寿命和可靠性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种背面边缘带绝缘沟槽的IGBT，包括集电极(1)、发射极(2)及主体部(3)，其特征在于：所述主体部（3）包括由下到上依次设置的P+集电层、N+缓冲层、N-基区及N+有源区，在所述N+有源区的顶面覆盖有氧化层，其中所述集电极（1）位于所述P+集电层的下方，为覆盖在所述P+集电层外侧的一层金属层，所述发射极（2）为覆盖在氧化层背离所述N+有源区一侧的金属层，所述主体部(3)指向背离所述集电极（1）的金属层一侧设置有若干沟槽(4)，所述沟槽(4)位于所述主体部(3)靠近边缘处；
所述沟槽(4)设置为两组，两组所述沟槽(4)分别位于所述主体部(3)长度方向的两侧，同组所述沟槽(4)相邻之间的距离为1μm，靠近所述主体部(3)长度方向端部的沟槽(4)与所述主体部(3)侧边的距离为1μm；
所述沟槽(4)的宽度为1μm；
所述沟槽(4)的深度为1μm；
所述沟槽(4)的数量设置为2-4。
2.根据权利要求1所述的背面边缘带绝缘沟槽的IGBT，其特征在于：所述沟槽(4)内填充有二氧化硅。
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