一种减小米勒电容的新型RC-IGBT结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113990927A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111251255.1(22)申请日2021.10.26(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人伍伟李岩松陈勇(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/739(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种减小米勒电容的新型RC-IGBT结构(57)摘要本发明提供了一种减小米勒电容的新型RC‑IGBT结构，该结构在常规RC‑IGBT结构的基础上，在沟槽栅下方对应的P型集电区与集电极金属之间增添SiO2氧化层，来增大栅极与集电极间的距离。除此之外，改变RC‑IGBT中IGBT区域的栅极分布，包括沟槽栅与Dummy栅的比例以及栅极之间的间距。通过增大沟槽栅的比率，使沟槽栅底部电势快速提升，当沟槽栅底部电势高于栅极与发射极间电压VGE时，耗尽区将向栅极下方扩展，进一步增大栅极与集电极间的间距，从而减小CGC。CGC的减小使得RC‑IGBT在IGBT工作模式下开启、关断过程中的VCE电压拖尾现象减弱，从而减小RC‑IGBT的开启关断损耗。CN113990927ACN113990927A权利要求书1/1页1.一种减小米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其元胞结构包括P型集电区(1)和N型集电区(2)，位于集电区(1)、(2)上方的N型缓冲层(3)和N型漂移区(4)，载流子存储层(5)及P型基区(6)，所述P型基区(6)上设有N+型发射区(7)和P+型发射区(8)，发射区间有多晶硅(9)和SiO2氧化层(10)构成的栅极。结构图中A1、A2、A3为沟槽栅，D1、D2、D3为Dummy栅。并在沟槽栅下方对应的P型集电区(1)与集电极金属之间增添SiO2氧化层(11)，以增大栅极与集电极之间的间距。沟槽栅上方SiO2氧化层，避免栅极与发射极短路。2.根据权利要求1所述的减小动态米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其特征在于，相比常规RC‑IGBT器件结构，在沟槽栅下方对应的P型集电区(1)部分与集电极金属之间，增添SiO2氧化层，以增大栅极与集电极之间的间距。3.根据权利要求1所述的减小动态米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其特征在于，相比常规RC‑IGBT器件结构，改变沟槽栅与Dummy栅的比率，增大沟槽栅比例。4.根据权利要求1和2所述的减小动态米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其特征在于，相比常规RC‑IGBT器件结构，改变栅间间距，增大栅间间距，减小因增大沟槽栅密度所造成电流分布不均的影响，同时减小Dummy栅对于沟槽栅底部电势分布的影响。5.根据权利要求2、3和4所述的减小动态米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其特征在于，改变栅极分布以及栅间距之后，还需调整N+型发射区(7)的浓度与尺寸，使得本结构与常规RC‑IGBT结构具有相似的注入效率与沟道密度。2CN113990927A说明书1/3页一种减小米勒电容的新型RC‑IGBT结构技术领域[0001]本发明涉及半导体领域，具体涉及一种减小米勒电容的新型RC‑IGBT结构。背景技术[0002]为了缩减功率器件的尺寸和生产成本，学者们提出将反向续流二极管寄生在IGBT内部，从而研究出了逆导型IGBT(ReverseConducting‑IGBT，RC‑IGBT)。RC‑IGBT目前受到广泛研究，相比IGBT与续流二极管反向并联的电路结构，RC‑IGBT具备更良好的散热性能，可以减小热阻变化和温度波动对器件的影响，因此可以对RC‑IGBT施加更大的电流密度。然而在高电流密度条件下，RC‑IGBT在IGBT工作模式下进行开启和关断都会产生明显的电压拖尾现象。电压拖尾无疑会严重增加器件的使用损耗。[0003]根据目前的研究可知，对于电压拖尾现象的产生，影响最大的因素是米勒电容，即栅极与集电极间电容CGC。因此如果可以降低RC‑IGBT在IGBT工作模式下开启、关断时的米勒电容，即可有效抑制开关过程的电压拖尾现象，从而降低器件损耗。发明内容[0004]针对RC‑IGBT在IGBT工作模式下开启、关断时的米勒电容，进而降低器件损耗的需求，本发明提供了一种减小动态米勒电容的新型RC‑IGBT结构。[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种减小米勒电容的新型RC‑IGBT结构，其元胞结构包括P型集电区(1)和N型集电区(2)，位于集电区(1)、(2)上方的N型缓冲层(3)和N型漂移区(4)，载流子存储层(5)及P型基区(6)，所述P型基区(6)上设有N+型发射区(7)和P+型发射区(8)，