[發明專利]一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT

在審

• 申請號: 202210156677.9
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114530489A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張新峰;黃宏嘉;帝瑪;陳善亮;楊祚寶;王霖;弓小武;袁嵩;龍安澤;曹金星;應艷陽;杜陳;張函
• 申請（專利權）人: 江蘇卓遠半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/08;H01L29/16;H01L29/165;H01L29/739
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫騰

本發明涉及一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT，其包括集電極結構；所述集電極結構為多層結構，其由底層至頂層依次為P+集電極、位于P+集電極上方的N+緩沖層B、位于N+緩沖層B上方的N+緩沖層A、位于N+緩沖層A上方的N漂移區、位于漂移區的上方的表面結構；所述P+集電極、N+緩沖層B均使用硅材料制成，所述N+緩沖層A、N漂移區、表面結構均使用碳化硅材料制成。設計N+緩沖層A以上的部分由碳化硅制成，N+緩沖層B及以下的部分由硅材料制成，這樣，漂移區部分利用碳化硅的高擊穿電壓特性，集電極部分利用硅材料的高注入效率，緩沖層利用異質結界面缺陷加快載流子復合，使得IGBT具有超低的導通和關斷損耗。

技術領域

本發明涉及功率半導體領域，具體涉及一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT。

背景技術

近年來，隨著電力電子系統的不斷發展，對系統中的功率器件提出了更高的要求。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）憑借著柵極易驅動、輸入阻抗高、電流密度大、飽和壓降低等優點，已經成為了中高功率范圍內的主流功率開關器件之一。

但是作為雙極型器件，其開關速度與單極型器件相比要慢一些，這就帶來額外的開關損耗，特別是由拖尾電流帶來的關斷損耗，是IGBT器件損耗的主要來源之一。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT。

本發明的技術方案：

一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT，其包括集電極結構；所述集電極結構為多層結構，其由底層至頂層依次為P+集電極、位于P+集電極上方的N+緩沖層B、位于N+緩沖層B上方的N+緩沖層A、位于N+緩沖層A上方的N漂移區、位于漂移區的上方的表面結構。

所述P+集電極、N+緩沖層B均使用硅材料制成，所述N+緩沖層A、N漂移區、表面結構均使用碳化硅材料制成。

所述表面結構包括若干P型基區，所有P型基區均內嵌設置在N漂移區頂部，相鄰P型基區之間形成一個JFET區，每個P型基區上均設置有兩個N+發射極區、一個P+發射極區，其中，N+發射極區靠近P型基區邊緣，P+發射極區2位于兩個N+發射極區之間，每個JFET區上方設置有柵極；所述表面結構還包括設置在JFET區、柵極、N+發射極區、P+發射極區上方的頂部發射極。

所述P+發射極區為深擴散，其深度小于P型基區。

本發明優點是，設計合理，構思巧妙，設計N+緩沖層A以上的部分由碳化硅制成，N+緩沖層B及以下的部分由硅材料制成，這樣，漂移區部分利用碳化硅的高擊穿電壓特性，集電極部分利用硅材料的高注入效率，緩沖層利用異質結界面缺陷加快載流子復合，使得IGBT具有超低的導通和關斷損耗。

附圖說明

圖1是集電極結構示意圖。

圖中 P+集電極9，N+緩沖層B 8，N+緩沖層A 7，N漂移區6，表面結構5、P基區51、N+發射極區53、P+發射極區54、發射極55、JFET區、柵極57。

具體實施方式

如圖所示，一種碳化硅和硅異質結低功耗IGBT，其包括集電極結構；所述集電極結構為多層結構，其由底層至頂層依次為P+集電極9、位于P+集電極9上方的N+緩沖層B 8、位于N+緩沖層B 8上方的N+緩沖層A 7、位于N+緩沖層A 7上方的N漂移區6、位于漂移區6的上方的表面結構5；所述P+集電極9、N+緩沖層B 8均使用硅材料制成，所述N+緩沖層A 7、N漂移區6、表面結構5均使用碳化硅材料制成。