KR20230165511A - RC IGBT having a structure to suppress snapback - Google Patents
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Abstract
본 발명은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT에 관한 것으로, 기판의 후면에 위치하는 P+ 콜렉터 영역;P+ 콜렉터 영역상에 형성되는 N 버퍼 영역;P+ 콜렉터 영역상의 N 버퍼 영역의 일측에 위치하여 상부의 N 드리트프 영역에 접하도록 형성되어 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막는 N+ 영역;N+ 영역 및 N 버퍼 영역상에 형성되는 N 드리프트 영역;기판 상부의 N 드리프트 영역 내에 위치하는 P 바디 영역 및 P 바디 영역 내의 N 에미터 영역;N 에미터 영역에 콘택되는 게이트;를 포함하고, RC IGBT 셀이 구성되는 것이다.The present invention is to suppress the snapback phenomenon by moving the position of the N+ region on the back of the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and accumulating electrons near the P collector to induce conductivity modulation to effectively solve the snapback phenomenon. It relates to an RC IGBT having a structure, which includes a P+ collector area located on the back of the substrate; an N buffer area formed on the P+ collector area; located on one side of the N buffer area on the P+ collector area and in contact with the N drift area at the top. N+ region formed to prevent electrons from being extracted to the collector in forward mode; N drift region formed on the N+ region and N buffer region; P body region and P located within the N drift region on the top of the substrate An RC IGBT cell is configured to include N emitter regions in the body region; and a gate in contact with the N emitter regions.
Description
본 발명은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에 관한 것으로, 구체적으로 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT에 관한 것이다.The present invention relates to an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and specifically, a snap that moves the position of the N+ region on the rear side and accumulates electrons near the P collector to induce conductivity modulation, thereby effectively solving the snapback phenomenon. This relates to an RC IGBT having a structure for suppressing the white phenomenon.
전력반도체(Power Semiconductor)는 전기 에너지를 활용하기 위해 직류·교류 변환, 전압, 주파수 변화 등의 제어처리를 수행하는 반도체로, 전력을 생산하는 단계부터 사용하는 단계까지 다양한 기능을 수행한다.A power semiconductor is a semiconductor that performs control processing such as direct current/alternating current conversion, voltage, and frequency changes to utilize electrical energy. It performs various functions from the stage of generating power to the stage of using it.
전력 반도체(power semiconductor)의 일종인 IGBT(insulated gate bipolar transistor)는 자동차, 전동차, 항공, 가전 및 다양한 산업분야에 응용이 되고 있는 전력 소자로서 전기전력의 변환, 제어 및 전송을 위한 중요한 소자이다.IGBT (insulated gate bipolar transistor), a type of power semiconductor, is a power device used in automobiles, electric vehicles, aviation, home appliances, and various industrial fields. It is an important device for conversion, control, and transmission of electric power.
특히 최근에 전기자동차(electric vehicles) 및 하이브리드 전기차(hybrid electric vehicles, HEV)의 핵심부품으로서 큰 주목을 받고 있다.In particular, it has recently received great attention as a key component of electric vehicles and hybrid electric vehicles (HEV).
IGBT(insulated gate bipolar transistor) 소자는 전류전도 능력이 뛰어난 소자이며, 큰 전력을 처리하기 위해 설계된 스위칭 디바이스로서 전원공급 장치, 변환기, 태양광 인버터, 가전제품 등에 널리 사용되고 있다.IGBT (insulated gate bipolar transistor) devices are devices with excellent current conduction capabilities and are widely used in power supplies, converters, solar inverters, and home appliances as switching devices designed to handle large amounts of power.
이러한 IGBT는 파워 반도체 소자인 만큼 항복전압과 온-상태 전압 강하, 스위칭 속도, 신뢰성의 이상적인 파워 반도체 소자의 요구사항을 목표로 하고 있다.As these IGBTs are power semiconductor devices, they target the requirements of ideal power semiconductor devices in terms of breakdown voltage, on-state voltage drop, switching speed, and reliability.
일반적으로 드리프트 영역의 농도를 낮추게 되면 항복 전압은 증가하지만 온 저항과 같은 기타 특성들이 감소하게 되므로 설계의 최적화 및 구조 변경을 통해 항복전압 특성과 온 상태 전압강하 특성을 개선 시켜야 한다.In general, lowering the concentration of the drift area increases the breakdown voltage, but reduces other characteristics such as on-resistance, so the breakdown voltage characteristics and on-state voltage drop characteristics must be improved through design optimization and structural changes.
이렇듯 IGBT 소자의 효율을 높이기 위해 트레이드 오프관계를 최적화 시키고자 여러 가지 구조들이 나오고 있다.As such, various structures are being developed to optimize the trade-off relationship to increase the efficiency of IGBT devices.
전기 자동차, 또는, 그 밖의 모터를 사용하는 기계 장치 등에는, 모터 구동용 파워 디바이스가 탑재된다. 모터 구동용 파워 디바이스로서는, 예를 들어 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor) 및 IGBT와 페어로 사용되는 프리휠 다이오드(Free Wheeling Diode)를 들 수 있다.A power device for driving a motor is mounted on an electric vehicle or other mechanical device that uses a motor. Examples of power devices for driving motors include an insulated gate bipolar transistor and a free wheeling diode used in pair with an IGBT.
도 1은 일반적인 IGBT 구조를 나타낸 구성도이고, 도 2는 일반적인 RC-IGBT 구조를 나타낸 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing a general IGBT structure, and Figure 2 is a configuration diagram showing a general RC-IGBT structure.
Reverse-Conducting IGBT(RC-IGBT)는 IGBT와 FWD를 1칩화한 것이다. Reverse-Conducting IGBT (RC-IGBT) is a combination of IGBT and FWD in one chip.
RC-IGBT에서는 FWD의 이면에, n형의 캐소드층을 형성하고 있다. 그리고 형성된 FWD의 캐소드층이 IGBT의 콜렉터층과 함께, 이면의 전극에 접합된다. 이와 같이 하여, RC-IGBT의 1칩화가 실현되어, 가전 등을 대상으로 한 소용량 칩에 실용화되고 있다.In RC-IGBT, an n-type cathode layer is formed on the back side of the FWD. Then, the formed cathode layer of the FWD is joined to the rear electrode along with the collector layer of the IGBT. In this way, RC-IGBT has been realized on a single chip, and is being put to practical use in small-capacity chips targeting home appliances and the like.
RC-IGBT는 IGBT와 Free-Wheeling Diode(FWD)를 외부적으로 역 병렬화할 필요 없이도 Inductive loads switching application에 적용이 가능하고, 하나의 칩으로 통합하므로 기존의 IGBT/FWD와 비교하였을 때 실리콘 절약 및 시스템 신뢰성 상승, 열 저항을 낮출 수 있는 장점을 가지고 있다.RC-IGBT can be applied to inductive loads switching applications without the need to externally de-parallel the IGBT and Free-Wheeling Diode (FWD), and is integrated into one chip, resulting in silicon savings and silicon compared to existing IGBT/FWD. It has the advantage of increasing system reliability and lowering thermal resistance.
하지만, RC-IGBT의 diode cathod역할을 하는 N+영역이 p-n접합의 대부분을 단락시키므로 forward mode에서 snapback현상이 발생한다.However, since the N+ region, which acts as the diode cathode of RC-IGBT, shorts most of the p-n junctions, a snapback phenomenon occurs in forward mode.
이와 같이, RC-IGBT에서는 그 구조상, 스냅 백이 과제로 되고 있다. 스냅 백이란, IGBT에 있어서의 콜렉터-이미터간의 포화 전압이 상승하는 것을 말한다.In this way, snapback is an issue in RC-IGBT due to its structure. Snapback refers to an increase in the saturation voltage between the collector and emitter of an IGBT.
스냅 백은 IGBT에 인접하는 FWD의 이면의 n형 캐소드층에 전자가 유입됨으로써, IGBT의 p형 콜렉터층으로부터의 홀 주입이 억제되어, 전도도 변조가 일어나기 어려워지는 것에 의해 발생한다. 스냅 백의 발생에 의해, 포화 전압이 증가하면, IGBT의 특성 등이 열화된다.Snapback occurs when electrons flow into the n-type cathode layer on the back of the FWD adjacent to the IGBT, thereby suppressing hole injection from the p-type collector layer of the IGBT, making conductivity modulation difficult to occur. When the saturation voltage increases due to the occurrence of snapback, the characteristics of the IGBT deteriorate.
따라서, 이와 같은 스냅 백 현상을 억제하여 신뢰성을 높인 새로운 구조의 RC-IGBT의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for the development of a new structure of RC-IGBT that suppresses this snap-back phenomenon and improves reliability.
본 발명은 종래 기술의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the problems of the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) of the prior art. By moving the position of the N+ region on the back side and accumulating electrons near the P collector, conductivity modulation is induced, effectively preventing the snapback phenomenon. The purpose is to provide an RC IGBT with a structure to suppress the snapback phenomenon, which can be solved.
본 발명은 N 콜렉터에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 장점을 유지할 수 있도록 한 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a structure for suppressing the snapback phenomenon that maintains the advantages of RC-IGBT through tunneling of holes in reverse mode by using germanium in the N collector. The purpose is to provide an RC IGBT with .
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 기판의 후면에 위치하는 P+ 콜렉터 영역;P+ 콜렉터 영역상에 형성되는 N 버퍼 영역;P+ 콜렉터 영역상의 N 버퍼 영역의 일측에 위치하여 상부의 N 드리트프 영역에 접하도록 형성되어 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막는 N+ 영역;N+ 영역 및 N 버퍼 영역상에 형성되는 N 드리프트 영역;기판 상부의 N 드리프트 영역 내에 위치하는 P 바디 영역 및 P 바디 영역 내의 N 에미터 영역;N 에미터 영역에 콘택되는 게이트;를 포함하고, RC IGBT 셀이 구성되는 것을 특징으로 한다.The RC IGBT, which has a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention to achieve the above object, has a P+ collector area located on the back of the substrate; an N buffer area formed on the P+ collector area; and a P+ collector area on the P+ collector area. N+ region located on one side of the N buffer region and in contact with the upper N drift region to prevent electrons from being extracted to the collector in forward mode; N drift formed on the N+ region and N buffer region region; a P body region located in an N drift region on the upper part of the substrate; an N emitter region in the P body region; a gate contacting the N emitter region; and an RC IGBT cell.
여기서, 상기 N+ 영역에 게르마늄(Germanium)을 사용하여, 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 특성을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, by using germanium in the N+ region, the characteristics of RC-IGBT can be maintained through hole tunneling in reverse mode.
그리고 N+ 영역에 게르마늄(Germanium)을 사용하는 것에 의해, 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링을 통해 리버스 컨덕팅(reverse conducting)이 가능하게 하여 리버스 전류(reverse current)가 흐를 수 있도록 작동되는 것을 특징으로 한다.And by using germanium in the N+ region, reverse conducting is possible through tunneling of holes in reverse mode, allowing reverse current to flow. It is characterized in that it operates.
그리고 N+ 영역은 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막아 스냅백이 일어나는 현상을 억제하여 RC-IGBT의 특성을 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.And the N+ region is characterized by maintaining the characteristics of the RC-IGBT by preventing snapback from occurring in the forward mode by preventing electrons from being extracted to the collector.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 다음과 같은 효과가 있다.The RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한다.First, by moving the position of the N+ region on the back side, electrons are accumulated near the P collector, thereby inducing conductivity modulation and effectively solving the snapback phenomenon.
둘째, N 콜렉터에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 장점을 유지할 수 있도록 한다.Second, by using germanium in the N collector, the advantages of RC-IGBT can be maintained through tunneling of holes in reverse mode.
도 1은 일반적인 IGBT 구조를 나타낸 구성도
도 2는 일반적인 RC-IGBT 구조를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT의 구성도
도 4는 게이트 전압 Vg = 15V에서 RC-IGBT의 순방향 모드 특성 그래프
도 5는 게이트 전압 Vg = 0V에서 RC-IGBT의 역방향 모드 특성 그래프Figure 1 is a block diagram showing a general IGBT structure.
Figure 2 is a configuration diagram showing a general RC-IGBT structure
Figure 3 is a configuration diagram of an RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention.
Figure 4 is a graph of the forward mode characteristics of RC-IGBT at gate voltage Vg = 15V.
Figure 5 is a graph of reverse mode characteristics of RC-IGBT at gate voltage Vg = 0V.
이하, 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The characteristics and advantages of the RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention will become apparent through the detailed description of each embodiment below.
도 3은 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT의 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram of an RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention.
본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 것이다.The RC IGBT, which has a structure to suppress the snapback phenomenon according to the present invention, moves the position of the N+ region on the back side and accumulates electrons near the P collector to induce conductivity modulation, thereby effectively solving the snapback phenomenon. will be.
이를 위하여, 본 발명은 N+ 영역의 위치를 P 콜렉터가 아닌 N 드리트프 영역에 접하도록 P 콜렉터상의 N 버퍼 영역 일측에 형성하여 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막는 것에 더하여, N+ 영역에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 장점을 유지할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.For this purpose, the present invention forms the N+ region on one side of the N buffer region on the P collector so that it is in contact with the N drift region rather than the P collector, in addition to preventing electrons from being extracted into the collector in the forward mode. , It may include a configuration that maintains the advantages of RC-IGBT through tunneling of holes in reverse mode by using germanium in the N+ region.
본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 도 3에서와 같이, 기판의 후면에 위치하는 P+ 콜렉터 영역(31)과, P+ 콜렉터 영역(31)상에 형성되는 N 버퍼 영역(32)과, P+ 콜렉터 영역(31)상의 N 버퍼 영역(32)의 일측에 위치하여 상부의 N 드리트프 영역에 접하도록 형성되어 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막는 N+ 영역(33)과, N+ 영역(33) 및 N 버퍼 영역(32)상에 형성되는 N 드리프트 영역(34)과, 기판 상부의 N 드리프트 영역(34) 내에 위치하는 P 바디 영역(35) 및 P 바디 영역(35) 내의 N 에미터 영역(36)과, N 에미터 영역(36)에 콘택되는 게이트(37)를 포함하고, RC IGBT 셀이 구성된다.As shown in FIG. 3, the RC IGBT with a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention has a P+ collector region 31 located on the rear side of the substrate and an N buffer region formed on the P+ collector region 31. (32) and is located on one side of the N buffer area 32 on the P+ collector area 31 and is formed in contact with the upper N drift area to prevent electrons from being extracted into the collector in the forward mode. an N+ region 33, an N drift region 34 formed on the N+ region 33 and the N buffer region 32, a P body region 35 located within the N drift region 34 on the upper part of the substrate, and An RC IGBT cell is configured including an N emitter region 36 in the P body region 35 and a gate 37 in contact with the N emitter region 36.
여기서, N+ 영역(33)에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 특성을 유지할 수 있도록 한다.Here, germanium is used in the N+ region 33 to maintain the characteristics of RC-IGBT through hole tunneling in reverse mode.
이와 같은 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 N+ 영역(33)에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 RC-IGBT의 특징인 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링을 통해 리버스 컨덕팅(reverse conducting)이 가능하게 하여 리버스 전류(reverse current)가 흐를 수 있도록 작동된다.RC IGBT, which has a structure to suppress the snapback phenomenon according to the present invention, uses germanium in the N+ region 33 to suppress holes in the reverse mode, which is a characteristic of RC-IGBT. It operates to enable reverse conducting through tunneling, allowing reverse current to flow.
그리고 N+ 영역(33)은 P+ 콜렉터 영역(31)상의 N 버퍼 영역(32)의 일측에 위치하여 상부의 N 드리트프 영역에 접하도록 형성되어 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막아 스냅백이 일어나는 현상을 억제하여 RC-IGBT의 특성을 유지하도록 한다.And the N+ region 33 is located on one side of the N buffer region 32 on the P+ collector region 31 and is formed to contact the upper N drift region, allowing electrons to be extracted to the collector in forward mode. This prevents the snapback phenomenon from occurring and maintains the characteristics of the RC-IGBT.
즉, 종래 기술의 RC-IGBT의 문제점인 스냅백 현상을 억제하기 위해 도 3에서와 같이 후면의 N+ 영역(33)을 P+ 콜렉터(31) 상단으로 위치를 변경하여 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 P+ 콜렉터(31)로 추출이 되는 것을 막음으로써 전자가 P+ 콜렉터 부근에 축적이 되게 하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 억제하는 효과를 가지게 된다.That is, in order to suppress the snapback phenomenon, which is a problem of the RC-IGBT of the prior art, the rear N+ area 33 is relocated to the top of the P+ collector 31 as shown in FIG. 3 to transmit electrons in the forward mode. By preventing electrons from being extracted into the P+ collector 31, electrons are accumulated near the P+ collector, thereby inducing conductivity modulation and suppressing the snapback phenomenon.
또한, 역방향 모드(reverse mode)에서 기능은 N+ 영역(33)에 게르마늄(Germanium)을 사용함으로써 P 콜렉터로부터 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT의 특징인 reverse conducting이 가능하게 하여 reverse current가 흐를 수 있게 되어 순방향과 역방향 모드 전체에서 RC-IGBT의 특성들을 유지한 채 스냅백 현상을 제거하여 동작이 가능하도록 한 것이다.In addition, the function in reverse mode enables reverse conducting, a feature of RC-IGBT, through tunneling of holes from the P collector by using germanium in the N+ region 33. Reverse current can flow, making it possible to operate by eliminating the snapback phenomenon while maintaining the characteristics of the RC-IGBT in both forward and reverse modes.
도 4는 게이트 전압 Vg = 15V에서 RC-IGBT의 순방향 모드 특성 그래프이고, 도 5는 게이트 전압 Vg = 0V에서 RC-IGBT의 역방향 모드 특성 그래프이다.Figure 4 is a graph of the forward mode characteristics of RC-IGBT at gate voltage Vg = 15V, and Figure 5 is a graph of reverse mode characteristics of RC-IGBT at gate voltage Vg = 0V.
TCAD 시뮬레이션을 통해 Germanium을 사용한 RC-IGBT의 효과를 확인했다.The effectiveness of RC-IGBT using Germanium was confirmed through TCAD simulation.
비교를 위한 기준으로, 동일한 doping concentration을 가지는 conventional RC-IGBT와 제안된 구조를 비교했다. 일반적인 RC-IGBT를 Con-RC-IGBT, Germanium을 사용한 RC-IGBT를 Ge-RC-IGBT라고 정의하고, Germanium의 농도를 Mole로써 정의한다.As a basis for comparison, the proposed structure was compared with conventional RC-IGBT having the same doping concentration. A general RC-IGBT is defined as Con-RC-IGBT, an RC-IGBT using Germanium is defined as Ge-RC-IGBT, and the concentration of Germanium is defined as Mole.
본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 Germanium을 사용함으로써 RC-IGBT의 특징인 reverse mode에서 hole의 tunneling을 통해 reverse conducting이 가능하게 되므로 reverse current가 흐를 수 있도록 작동이 되도록 하고, N+의 위치를 바꿈으로써 forward mode에서 전자가 collector로 추출이 되는 것을 막음으로써 snapback이 일어나는 현상을 억제하여 RC-IGBT의 특성을 유지하도록 한 것이다.The RC IGBT, which has a structure to suppress the snapback phenomenon according to the present invention, uses Germanium to enable reverse conducting through tunneling of holes in the reverse mode, a characteristic of RC-IGBT, so that it operates so that reverse current can flow. By changing the position of N+, electrons are prevented from being extracted to the collector in forward mode, thereby suppressing the snapback phenomenon and maintaining the characteristics of the RC-IGBT.
도 4 및 도 5에서 이를 확인할 수 있다.This can be seen in Figures 4 and 5.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT는 후면의 N+ 영역 위치를 옮겨 전자들을 P 콜렉터 부근에 축적하여 전도도 변조(conductivity modulation)를 유도하여 스냅백 현상을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 것이다.The RC IGBT, which has a structure for suppressing the snapback phenomenon according to the present invention described above, moves the position of the N+ region on the back side and accumulates electrons near the P collector to induce conductivity modulation, effectively solving the snapback phenomenon. It was made possible.
특히, N 콜렉터에 게르마늄(Germanium)을 사용하여 리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 장점을 유지할 수 있도록 한 것이다.In particular, by using germanium in the N collector, the advantages of RC-IGBT can be maintained through tunneling of holes in reverse mode.
여기서, 게르마늄(Germanium)을 사용한 이유는 역방향 모드에서 일반 실리콘의 에너지 밴드에 비해 게르마늄의 에너지 밴드가 더 낮은 것을 이용하여 reverse current가 실리콘을 사용했을 때 보다 더 나은 효과를 얻기 위해서이다.Here, the reason for using germanium is to achieve a better reverse current effect than when using silicon by taking advantage of the lower energy band of germanium compared to that of general silicon in reverse mode.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view, the scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are intended to be included in the present invention. It will have to be interpreted.
31. P+ 콜렉터 영역 32. N 버퍼 영역
33. N+ 영역 34. N 드리프트 영역
35. P 바디 영역 36. N 에미터 영역
37. 게이트31. P+ collector area 32. N buffer area
33. N+ area 34. N drift area
35. P body area 36. N emitter area
37. Gate
Claims (4)
P+ 콜렉터 영역상에 형성되는 N 버퍼 영역;
P+ 콜렉터 영역상의 N 버퍼 영역의 일측에 위치하여 상부의 N 드리트프 영역에 접하도록 형성되어 순방향 모드(forward mode)에서 전자가 콜렉터로 추출이 되는 것을 막는 N+ 영역;
N+ 영역 및 N 버퍼 영역상에 형성되는 N 드리프트 영역;
기판 상부의 N 드리프트 영역 내에 위치하는 P 바디 영역 및 P 바디 영역 내의 N 에미터 영역;
N 에미터 영역에 콘택되는 게이트;를 포함하고, RC IGBT 셀이 구성되는 것을 특징으로 하는 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT.P+ collector area located on the back of the substrate;
N buffer area formed on the P+ collector area;
An N+ region located on one side of the N buffer region on the P+ collector region and formed to contact the upper N drift region to prevent electrons from being extracted into the collector in the forward mode;
N drift region formed on N+ region and N buffer region;
a P body region located within the N drift region on the top of the substrate and an N emitter region within the P body region;
An RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon, including a gate contacting the N emitter area, and comprising an RC IGBT cell.
리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링(tunneling)을 통해 RC-IGBT가 가지는 특성을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT.The method of claim 1, wherein germanium is used in the N+ region,
An RC IGBT having a structure for suppressing the snapback phenomenon, characterized in that it maintains the characteristics of an RC-IGBT through tunneling of holes in reverse mode.
리버스 모드(reverse mode)에서 정공(hole)의 터널링을 통해 리버스 컨덕팅(reverse conducting)이 가능하게 하여 리버스 전류(reverse current)가 흐를 수 있도록 작동되는 것을 특징으로 하는 스냅백 현상을 억제하기 위한 구조를 갖는 RC IGBT.According to claim 2, by using germanium in the N+ region,
A structure for suppressing the snapback phenomenon, which operates in reverse mode to enable reverse conducting through tunneling of holes and to allow reverse current to flow. RC IGBT with .
The method of claim 1, wherein the N+ region suppresses the snapback phenomenon by preventing electrons from being extracted to the collector in forward mode, thereby maintaining the characteristics of the RC-IGBT. RC IGBT having a structure for:
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Citations (3)
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| KR20030023974A (en) | 2001-09-14 | 2003-03-26 | 치노-엑셀 테크놀로지 코프. | Method of control switching speed of insulated gate bipolar transistor(igbt) device, its structure and method of fabrication |
| KR20090081412A (en) | 2002-11-01 | 2009-07-28 | 인터디지탈 테크날러지 코포레이션 | Method for channel quality prediction for wireless communication systems |
| KR20180062379A (en) | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Semiconductor device, rc-igbt, and method of manufacturing semiconductor device |
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