[發明專利]一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件

有效

• 申請號: 201810549474.X
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108766998B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李澤宏;彭鑫;殷鵬飛;楊洋;張金平;高巍;任敏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其元胞結構包括從下至上依次層疊設置的金屬集電極(7)、第一導電類型半導體集電區(6)、第二導電類型半導體緩沖層(5)、第二導電類型半導體漂移區(4)和金屬發射極(11)；所述第二導電類型半導體漂移區(4)的頂層具有第一導電類型半導體體區(8)、第一導電類型半導體基區(2)、第二導電類型半導體發射區(1)和第一柵極結構；所述第一導電類型半導體體區(8)位于第二導電類型半導體漂移區(4)頂層的中間區域；所述第一導電類型半導體基區(2)分別位于第二導電類型半導體漂移區(4)頂層兩側的區域，所述第一導電類型半導體基區(2)的頂層具有第二導電類型半導體發射區(1)；所述第一柵極結構位于第二導電類型半導體發射區(1)和第一導電類型半導體基區(2)與第一導電類型半導體體區(8)之間；所述第一柵極結構包括第一柵電極(9)和第一柵介質層(3)，所述第一柵介質層(3)沿器件垂直方向延伸進入第二導電類型半導體漂移區(4)中形成溝槽，所述第一柵電極(9)設于溝槽中；所述第一柵極結構的一側通過第一柵介質層(3)與第一導電類型半導體基區(2)、第二導電類型半導體發射區(1)和第二導電類型半導體漂移區(4)相接觸，所述第一柵極結構的另一側通過第一柵介質層(3)與第二導電類型半導體漂移區(4)接觸且與第一導電類型半導體體區(8)相隔離；所述第一導電類型半導體體區(8)的部分上表面、第一導電類型半導體基區(2)的上表面以及第二導電類型半導體發射區(1)的上表面均具有金屬發射極(11)；其特征在于：

第一導電類型半導體體區(8)頂層中具有第二柵極結構、重摻雜的第二導電類型半導體區(14)和輕摻雜的第一導電類型半導體區(15)形成的JFET結構；所述第二柵極結構設置在第一導電類型半導體體區(8)頂層兩側，包括第二柵電極(13)和第二柵介質層(16)，所述第二柵介質層(16)沿器件垂直方向延伸進入第一導電類型半導體體區(8)中形成溝槽，所述第二柵電極(13)設于溝槽中；所述第二導電類型半導體區(14)作為JFET結構柵極區設置在第二柵極結構下方且與第二柵電極(13)相接觸；第二導電類型半導體區(14)之間具有作為JFET結構溝道區的第一導電類型半導體區(15)；所述第一導電類型半導體體區(8)通過金屬發射極(11)分別與第二導電類型半導體發射區(1)和第一導電類型半導體基區(2)電導通連接；所述第二柵電極(13)通過連接橋(12)與第一柵電極(9)相連；所述連接橋(12)與第一導電類型半導體體區(8)、第二導電類型半導體漂移區(4)及金屬發射極(11)之間通過介質層(10)相隔離。

2.根據權利要求1所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：對稱設置的第二導電類型半導體區(14)之間的寬度小于器件通態條件下JFET產生的耗盡區寬度；第一導電類型半導體體區(8)與第二導電類型半導體區(14)二者結深之差大于正向阻斷時第一導電類型半導體體區(8)內的耗盡區寬度。

3.根據權利要求1所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第二導電類型半導體漂移區(4)表面電場通過介質層(10)耦合至連接橋(12)。

4.根據權利要求1所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第一柵極結構的深度小于第一導電類型半導體體區(8)的結深。

5.根據權利要求1所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第一導電類型半導體體區(8)的摻雜方式為非均勻摻雜或者均勻摻雜。

6.根據權利要求1所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第一導電類型半導體或者所述第二導電類型半導體的材料為單晶硅、碳化硅或者氮化鎵。

7.根據權利要求1至6任一項所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第一導電類型半導體為P型半導體，所述第二導電類型半導體為N型半導體。

8.根據權利要求1至6任一項所述的一種具有凹槽柵型JFET結構的IGBT器件，其特征在于：所述第一導電類型半導體為N型半導體，所述第二導電類型半導體為P型半導體。