一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT制造技术

本实用新型专利技术涉及IGBT制造技术领域，尤其是一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT，包括N‑型基区、位于N‑型基区上表面的三个多晶栅、位于N‑型基区上表面的P型基区、位于P型基区上表面的N+集电区、位于N‑型基区下表面的N+缓冲层和位于N+缓冲层下表面的背P+发射区，其中N+集电区上表面设有发射极，发射极连接的接触金属深入到对应的P型基区的下表面且其端部由P型半导体包覆形成肖特基二极管。本实用新型专利技术的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT在IGBT中集成一个肖特基二级管，可以解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT
本技术涉及IGBT制造
，尤其是一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT。
技术介绍
IGBT的中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应)，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用)，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。IGBT硅片的结构与功率MOSFET的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+基片和一个N+缓冲层，一个MOSFET驱动两个双极器件，基片的应用在管体的P+和N+区之间创建了一个J1结。当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET电流)；一个空穴电流(双极)。当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内，在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)，这种残余电流值(尾流)的降低完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，该集电极电流引起以下问题：功耗升高、交叉导通问题，此外IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢导致开关慢，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT，解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。为了实现本技术的目的，所采用的技术方案是：本技术的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT包括：N-型基区；位于所述N-型基区上部的三个多晶栅；位于所述N-型基区上表面的P型基区，所述P型基区为两个且分别位于两个相邻的多晶栅之间；位于所述P型基区上表面的N+集电区，所述N+集电区为两个且分别位于两个相邻的多晶栅之间；位于所述N+集电区上表面的发射极，所述发射极为两个且分别位于两个N+集电区上表面，其中一个所述发射极连接的接触金属深入到对应的P型基区的下表面并与N-型基区形成肖特基接触，另外一个所述发射极连接的接触金属深入到对应的P型基区的下表面且其端部由P型半导体包覆形成肖特基二极管；位于所述N-型基区下表面的N+缓冲层；位于所述N+缓冲层下表面的背P+发射区。本技术所述新型沟槽IGBT还包括位于多晶栅与N-型基区、P型基区和N+集电区之间的栅氧化层。本技术所述新型沟槽IGBT还包括位于所述多晶栅上表面的栅电极和位于所述背P+发射区下表面的集电极。本技术所述接触金属采用钛、镍或铂材料。本技术的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT的有益效果是：本技术的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT在IGBT中集成一个肖特基二级管，可以解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本实施例的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT的等效电路图。其中：N-型基区1、P型基区2、N+缓冲层3、背P+发射区4、N+集电区5、栅氧化层6、多晶栅7、集电极8、发射极9、栅电极10、P+型接触孔注入区域11。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示，本实施例的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT包括N-型基区1、位于N-型基区1上部的三个多晶栅7、位于N-型基区1上表面的P型基区2(P型基区2为两个且分别位于两个相邻的多晶栅7之间)、位于P型基区2上表面的N+集电区5(N+集电区5为两个且分别位于两个相邻的多晶栅7之间)、位于N-型基区1下表面的N+缓冲层3和位于N+缓冲层3下表面的背P+发射区4。本实施例中的N+集电区5上表面设有发射极9，发射极9为两个且分别位于两个N+集电区5上表面，其中一个发射极9连接的接触金属深入到对应的P型基区2的下表面并与N-型基区1形成肖特基接触，另外一个发射极9连接的接触金属深入到对应的P型基区2的下表面且其端部由P型半导体包覆形成肖特基二极管，具体地，在该P型基区2的下表面的端口处留有P+型接触孔注入区域11，通过P+型接触孔注入区域11进行P+注入，注入后的P型半导体将相应的接触金属包覆住形成肖特基二极管。肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的，它是一种热载流子二极管。由于肖特基二极管的势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V)，由于肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题，反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间，由于肖特基二极管的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，所以在IGBT中集成一个肖特基二级管可以解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。本实施例的新型沟槽IGBT还包括位于多晶栅7与N-型基区1、P型基区2和N+集电区5之间的栅氧化层6。本实施例的新型沟槽IGBT还包括位于多晶栅7上表面的栅电极10和位于背P+发射区4下表面的集电极8。本实施例的接触金属为势垒较高的金属材料制成，例如钛、镍或铂材料，对此不作限制。应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。由本技术的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT，其特征在于：包括：N‑型基区(1)；位于所述N‑型基区(1)上部的三个多晶栅(7)；位于所述N‑型基区(1)上表面的P型基区(2)，所述P型基区(2)为两个且分别位于两个相邻的多晶栅(7)之间；位于所述P型基区(2)上表面的N+集电区(5)，所述N+集电区(5)为两个且分别位于两个相邻的多晶栅(7)之间；位于所述N+集电区(5)上表面的发射极(9)，所述发射极(9)为两个且分别位于两个N+集电区(5)上表面，其中一个所述发射极(9)连接的接触金属深入到对应的P型基区(2)的下表面并与N‑型基区(1)形成肖特基接触，另外一个所述发射极(9)连接的接触金属深入到对应的P型基区(2)的下表面且其端部由P型半导体包覆形成肖特基二极管；位于所述N‑型基区(1)下表面的N+缓冲层(3)；位于所述N+缓冲层(3)下表面的背P+发射区(4)。

【技术特征摘要】
1.一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT，其特征在于：包括：N-型基区(1)；位于所述N-型基区(1)上部的三个多晶栅(7)；位于所述N-型基区(1)上表面的P型基区(2)，所述P型基区(2)为两个且分别位于两个相邻的多晶栅(7)之间；位于所述P型基区(2)上表面的N+集电区(5)，所述N+集电区(5)为两个且分别位于两个相邻的多晶栅(7)之间；位于所述N+集电区(5)上表面的发射极(9)，所述发射极(9)为两个且分别位于两个N+集电区(5)上表面，其中一个所述发射极(9)连接的接触金属深入到对应的P型基区(2)的下表面并与N-型基区(1)形成肖特基接触，另外一个所述发射极(9)连接的接触金属深入到对应的P型基区(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐承福，白玉明，张海涛，
申请(专利权)人：无锡同方微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32