[發明專利]一種具有肖特基接觸的平面柵SJ IGBT器件

在審

• 申請號: 202210754547.5
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115020475A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李澤宏;楊遠振;陳鵬;李陸坪;王彤陽;趙一尚;馮敬成
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學重慶微電子產業技術研究院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/47;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 霍淑利

本發明涉及一種具有肖特基接觸的平面柵SJ IGBT器件，屬于功率半導體器件技術領域。本發明通過在傳統的平面柵SJ IGBT器件JFET區引入P型環區，并將P型環區和發射極金屬連接形成肖特基接觸，在P型環區和發射極金屬之間形成了空穴勢壘。器件通態時，該勢壘阻擋了空穴直接從P型環區流向發射極，保證了器件陰極側的載流子濃度；關斷過程中，P型環區和發射極金屬形成了新的空穴抽取路徑，加快了漂移區多余少數載流子的抽取，提高了器件的關斷速度，降低了器件的關斷損耗。

技術領域

本發明屬于功率半導體技術領域，具體涉及一種具有肖特基接觸的平面柵SJIGBT器件。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)因同時具有MOS器件輸入電阻高、開關速度快、易驅動等優點和雙極型器件正向導通壓降低的優點，已成為中大功率電力電子系統的核心器件。IGBT技術如今已發展至第七代，采用了場阻止(FieldStop，FS)技術、載流子存儲(Carrier Stored，CS)技術、浮空P-body區和薄片工藝等新結構、新工藝，顯著提升了IGBT器件的靜動態性能和可靠性。除了上述技術外，可采用超結(Super Junction，SJ)技術進一步提升IGBT器件的動靜態性能。相比于傳統IGBT器件，SJIGBT器件可以在相同的耐壓量級具有更低的關斷損耗，但是隨著IGBT器件應用場景的不斷發展，要求IGBT器件具有更快的開關速度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的問題，提供一種具有肖特基接觸的平面柵SJ IGBT器件。本發明通過在平面柵SJ IGBT器件JFET區引入P型摻雜的P型環區，P型環區與發射極金屬之間形成肖特基接觸，提高了平面柵SI IGBT器件的開關速度，降低了關斷損耗。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種具有肖特基接觸的平面柵SJ IGBT器件，其元胞結構包括從下至上依次層疊的集電極金屬1、P+集電區2、N型場截止區3、漂移區、N型載流子存儲區6和金屬發射極12；

所述漂移區具有側面相互接觸的P柱4和N柱5構成的超結結構，且所述P柱4位于所述N柱5兩側；

所述N型載流子存儲區6的頂層兩側具有P型體區7，兩個所述P型體區7之間的所述N型載流子存儲區6的頂層具有P型環區10，所述P型體區7和所述P型環區10之間由所述N型載流子存儲區6隔離；所述P型體區7的頂層具有N+型發射區8；

所述N+型發射區8的第一部分、所述P型體區7的第一部分、所述P型環區10的第一部分和所述N型載流子存儲區6上具有柵介質11，所述柵電極9位于所述柵介質11中；所述N+型發射區8的第二部分、所述P型體區7的第二部分、所述P型環區10的第二部分和所述柵介質11上具有金屬發射極12，所述柵電極9與所述金屬發射極12和所述N型載流子存儲區6之間通過柵介質11隔離，兩個所述柵介質11通過所述金屬發射極12隔離；所述金屬發射極12與所述P型體區7和所述N+型發射區8之間形成歐姆接觸，所述金屬發射極12與P型環區10之間形成肖特基接觸。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，所述柵電極9所用的材料為多晶硅或金屬。

進一步的，器件所用半導體材料為單晶硅、碳化硅或者氮化鎵。

本發明的有益效果是：相比于之前的平面柵SJ IGBT結構，本發明所提供的一種具有肖特基接觸的平面柵SJ IGBT結構，在導通狀態時，金屬發射極與P型環區之間的肖特基勢壘阻擋了空穴直接從P型環區流向發射極，保證了器件陰極側的載流子濃度，與之前的平面柵SJ IGBT結構具有可比擬的導通壓降；器件關斷過程中，P型環區和發射極金屬連接，提供了額外的空穴抽取通道，提高了平面柵SJ IGBT器件的開關速度，降低了器件的關斷損耗。

附圖說明