本技術(shù)涉及rc-igbt器件，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)高頻率應(yīng)用低動(dòng)態(tài)損耗的新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件。

背景技術(shù)：

1、igbt（insulated?gate?bipolar?transistor，絕緣柵雙極型晶體管）是由mos（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）和bjt（雙極型三極管）組成的復(fù)合式電壓控制器件，是目前主流的功率器件之一。通常igbt在實(shí)際應(yīng)用中都需要反并聯(lián)一個(gè)frd（快恢復(fù)二極管）做續(xù)流保護(hù)，從而形成逆導(dǎo)型igbt器件（rc-igbt器件），目前傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件是將igbt需要和frd合封一起，會(huì)導(dǎo)致寄生電感和系統(tǒng)體積增加，從而影響可靠性，而且在對(duì)傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件的應(yīng)用及測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，rc-igbt器件在進(jìn)行關(guān)斷的過(guò)程中其內(nèi)部存在有較長(zhǎng)拖尾電流，從而導(dǎo)致關(guān)斷響應(yīng)速度慢，開(kāi)關(guān)頻率慢，從而影響此種逆導(dǎo)型igbt器件的高頻率應(yīng)用，并且，由于存在有較長(zhǎng)拖尾電流，也會(huì)造成額外損耗增加、額外熱量增加等問(wèn)題。

2、有鑒于此，如何解決傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件存在的會(huì)導(dǎo)致寄生電感和系統(tǒng)體積增加、無(wú)法高頻應(yīng)用等問(wèn)題，便成為本實(shí)用新型所要研究解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)高頻率應(yīng)用低動(dòng)態(tài)損耗的新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件，其目的解決傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件存在的會(huì)導(dǎo)致寄生電感和系統(tǒng)體積增加、無(wú)法高頻應(yīng)用等問(wèn)題，以?xún)?yōu)化逆導(dǎo)型igbt器件的高頻性能，從而實(shí)現(xiàn)逆導(dǎo)型igbt器件高頻率應(yīng)用。

2、為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提出一種實(shí)現(xiàn)高頻率應(yīng)用低動(dòng)態(tài)損耗的新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件，所述逆導(dǎo)型igbt器件包括集電極、發(fā)射極、柵極結(jié)構(gòu)，以及分立設(shè)在集電極、發(fā)射極之間的igbt區(qū)域和frd區(qū)域。

3、所述igbt區(qū)域從下至上依次為p+基區(qū)、局域壽命控制區(qū)域、n-drift區(qū)、p阱區(qū)。

4、所述frd區(qū)域從下至上依次為n+基區(qū)、n-drift區(qū)、p阱區(qū)。

5、其中所述p+基區(qū)、n+基區(qū)位于同一層級(jí)，igbt區(qū)域與frd區(qū)域中的n-drift區(qū)、p阱區(qū)位于同一層級(jí)。

6、所述igbt區(qū)域的所述局域壽命控制區(qū)域位于所述n-drift區(qū)內(nèi)靠近所述p+基區(qū)的一側(cè)，所述局域壽命控制區(qū)域具備有陷阱層，且所述陷阱層的朝內(nèi)一側(cè)與所述frd區(qū)域和igbt區(qū)域的豎向分界線(xiàn)具有一段距離d。

7、多個(gè)所述柵極結(jié)構(gòu)從igbt區(qū)域與frd區(qū)域的p阱區(qū)進(jìn)入n-drift區(qū)，且在位于igbt區(qū)域內(nèi)的所述柵極結(jié)構(gòu)的上端部設(shè)置有n+源區(qū)，在位于igbt區(qū)域內(nèi)的所述柵極結(jié)構(gòu)的頂端及位于frd區(qū)域內(nèi)的所述柵極結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有層間介質(zhì)。

8、本實(shí)用新型的有關(guān)內(nèi)容解釋如下：

9、1.本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的實(shí)施，針對(duì)傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件存在的會(huì)導(dǎo)致寄生電感和系統(tǒng)體積增加、無(wú)法高頻應(yīng)用等問(wèn)題，提出了一種實(shí)現(xiàn)高頻率應(yīng)用低動(dòng)態(tài)損耗的新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件，該技術(shù)方案中，通過(guò)在一個(gè)逆導(dǎo)型igbt器件中對(duì)igbt區(qū)域和frd區(qū)域進(jìn)行分區(qū)設(shè)立，可以共享集電極、發(fā)射極，減小了芯片的總面積、體積，提升可靠性；而且在igbt區(qū)域中加入局域壽命控制區(qū)域，局域壽命控制區(qū)域通過(guò)引進(jìn)能級(jí)陷阱來(lái)?yè)诫s，局部形成陷阱層，縮短該區(qū)域內(nèi)少數(shù)載流子的壽命。該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于能夠減小igbt器件關(guān)斷過(guò)程中的拖尾電流，從而實(shí)現(xiàn)較高的關(guān)斷速度，使得該新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件具備高頻率應(yīng)用的特性，同時(shí)也由于拖尾電流非常短，避免了器件產(chǎn)生額外的熱量，從而也降低了損耗，使得該新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件具備低動(dòng)態(tài)損耗的特性。

10、2.?在上述技術(shù)方案中，所述集電極的材料為鈦鎳銀合金。以使得rc-igbt器件具備更好的耐腐蝕性、耐熱性、穩(wěn)定性，讓器件能夠穩(wěn)定使用、壽命長(zhǎng)。

11、3.?在上述技術(shù)方案中，所述發(fā)射極的材料為鋁硅銅合金。以使得rc-igbt器件具備良好的熱導(dǎo)率、穩(wěn)定性、強(qiáng)度的前提下，降低rc-igbt器件的發(fā)射極的成本。

12、4.?在上述技術(shù)方案中，所述柵極結(jié)構(gòu)由柵極多晶硅及位于柵極多晶硅外層的二氧化硅層構(gòu)成。以此設(shè)計(jì)來(lái)提高器件的短路耐量特性和耐壓特性，同時(shí)降低器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的浪涌電壓和開(kāi)關(guān)損耗。

13、5.?在上述技術(shù)方案中，所述p阱區(qū)/n-drift交界處與所述陷阱層上表面的距離為d1，所述p+基區(qū)/n-drift交界處與所述陷阱層下表面的距離為d2，其中d1＞＞d2，d1＞＞d2的好處是：提高了rc-igbt的綜合性能，提高發(fā)射極一側(cè)載流子濃度來(lái)降低飽和壓降，降低集電極一側(cè)載流子濃度來(lái)加快關(guān)斷速度和降低關(guān)斷損耗。

14、6.?在上述技術(shù)方案中，所述p+基區(qū)與所述n+基區(qū)的長(zhǎng)度比為3：2，有效長(zhǎng)度比的作用是：p+基區(qū)多出來(lái)的長(zhǎng)度，增加了該區(qū)域的電阻，p+基區(qū)/n-drift的壓降提高，rc-igbt器件更快從單極性導(dǎo)電切換至雙極性導(dǎo)電，抑制了snapback效應(yīng)，而n+基區(qū)足夠的長(zhǎng)度不會(huì)影響反向?qū)芰Α?/p>

15、7.?在上述技術(shù)方案中，所述igbt區(qū)域和frd區(qū)域內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)的數(shù)量各為三個(gè)。

16、8.?在上述技術(shù)方案中，所述局域壽命控制區(qū)域，是通過(guò)輕離子（h、he）輻照形成局域壽命控制區(qū)域，并高溫退火激活而形成。

17、9.在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本技術(shù)中的具體含義。

18、10.在本實(shí)用新型中，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“軸向”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置裝配關(guān)系，僅是為了便于描述本技術(shù)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本技術(shù)的限制。

19、11.此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本技術(shù)的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

20、由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

21、本實(shí)用新型的針對(duì)傳統(tǒng)的逆導(dǎo)型igbt器件存在的會(huì)導(dǎo)致寄生電感和系統(tǒng)體積增加、無(wú)法高頻應(yīng)用等問(wèn)題，提出了一種實(shí)現(xiàn)高頻率應(yīng)用低動(dòng)態(tài)損耗的新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件，該技術(shù)方案中，通過(guò)在一個(gè)逆導(dǎo)型igbt器件中對(duì)igbt區(qū)域和frd區(qū)域進(jìn)行分區(qū)設(shè)立，可以共享集電極、發(fā)射極，減小了芯片的總面積、體積，提升可靠性；而且在igbt區(qū)域中加入局域壽命控制區(qū)域，當(dāng)器件由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向關(guān)斷時(shí)，局域壽命控制區(qū)域通過(guò)引進(jìn)能級(jí)陷阱來(lái)?yè)诫s，局部形成陷阱層，縮短該區(qū)域內(nèi)少數(shù)載流子的壽命，該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于能夠減小igbt器件關(guān)斷過(guò)程中的拖尾電流，從而實(shí)現(xiàn)較高的關(guān)斷速度，使得該新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件具備高頻率應(yīng)用的特性，同時(shí)也由于拖尾電流非常短，避免了器件產(chǎn)生額外的熱量，從而也降低了損耗，使得該新型結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型igbt器件具備低動(dòng)態(tài)損耗的特性。