一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT制造技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT，其包括集电极结构；所述集电极结构为多层结构，由底层到顶层依次为P+集电极区和N+集电极区、位于P+集电极区和N+集电极区上方的N+缓冲层、位于N+缓冲层上方的N漂移区，位于漂移区的上方的表面结构，所述P+集电极区的集电极接触为欧姆接触，N+集电极区的集电极接触为肖特基接触；所述N+集电极区使用碳化硅材料制成，所述P+集电极区、N+缓冲层、N漂移区、表面结构均使用硅材料制成。设计除了N+集电极区由碳化硅材料制成，其余区域都由硅材料制成，且N+集电极区的集电极接触为肖特基接触，利用碳化硅肖特基结压降较高的特性，消除电压折回现象。象。象。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT


[0001]本专利技术涉及功率半导体领域，具体涉及一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT。

技术介绍

[0002]现今IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件在电力应用系统中占有重要位置，而应用电路一般要求具有双向导通能力，但是传统的IGBT器件是一个单向导通器件，这就要求IGBT必须反向并联一个器件(一般指的是二极管)来满足电力系统的应用，这就增加了系统的复杂性和应用成本。
[0003]针对这一现状，有人提出了逆导型IGBT器件，其为保持传统IGBT器件正面结构不变，在IGBT器件背面部分掺杂N型杂质，在背面就形成了N型杂质与P型杂质共存形态，背面的N型杂质区和正面的P型杂质区就分别形成了二极管阴极和阳极结构。相较传统的IGBT，逆导型IGBT集成了二极管特性，在应用中就可以单独使用，无需并联二极管，这就大大的简化了系统的复杂性，也进一步降低了应用成本。
[0004]但是这种逆导型IGBT在正向导通时会存在电压折回现象，这是由于在导通时，电子快速从背面N区导出，相当于仅工作在Mosfet模式，由于背面PN结存在结势垒，空穴无法在开通时马上注入，只有当电流到达特定值，叠加在PN结上的电势超过结势垒时，空穴才能注入IGBT漂移区，当空穴注入时，才形成了电导调制效应，此时IGBT的压降相比仅工作在Mosfet模式时明显减小，这也是电压折回的根本原因。IGBT器件在电力应用系统中一般是并联使用，如果器件存在电压折回的输出特性，在并联使用中极易出现电流不均的严重情况，最终的后果是IGBT器件过热烧毁，对应用系统造成损害。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提出了一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT。
[0006]本专利技术的技术方案：一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT，其包括集电极结构；所述集电极结构为多层结构，由底层到顶层依次为P+集电极区和N+集电极区、位于P+集电极区和N+集电极区上方的N+缓冲层、位于N+缓冲层上方的N漂移区，位于漂移区的上方的表面结构，所述P+集电极区的集电极接触为欧姆接触，N+集电极区的集电极接触为肖特基接触。
[0007]所述N+集电极区使用碳化硅材料制成，所述P+集电极区、N+缓冲层、N漂移区、表面结构均使用硅材料制成。
[0008]所述表面结构包括若干P型基区，所有P型基区均内嵌设置在N漂移区顶部，相邻P型基区之间形成一个JFET区，每个P型基区上均设置有两个N+发射极区、一个P+发射极区，其中，N+发射极区靠近P型基区边缘，P+发射极区2位于两个N+发射极区之间，每个JFET区上方设置有栅极；所述表面结构还包括设置在JFET区、栅极、N+发射极区、P+发射极区上方的顶部发射极。
[0009]所述P+发射极区为深扩散，其深度小于P型基区。
[0010]本专利技术的优点是，设计合理，构思巧妙，设计除了N+集电极区由碳化硅材料制成，其余区域都由硅材料制成，且N+集电极区的集电极接触为肖特基接触，利用碳化硅肖特基结压降较高的特性，消除电压折回现象。
附图说明
[0011]图1是集电极结构示意图。
[0012]图中 P+集电极区9、欧姆接触91，N+集电极区8、肖特基接触， N+缓冲层7、N漂移区6，表面结构5、P基区51、N+发射极区53、P+发射极区54、发射极55、JFET区56、栅极57。
[0013]具体实施方式
[0014]如图所示，一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT，其包括集电极结构；所述集电极结构为多层结构，由底层到顶层依次为P+集电极区9和N+集电极区8、位于P+集电极区9和N+集电极区8上方的N+缓冲层7、位于N+缓冲层7上方的N漂移区6，位于漂移区6的上方的表面结构5，所述P+集电极区9的集电极接触为欧姆接触91，N+集电极区8的集电极接触为肖特基接触81；所述N+集电极区8使用碳化硅材料制成，所述P+集电极区9、N+缓冲层7、N漂移区6、表面结构5均使用硅材料制成。
[0015]所述表面结构5包括若干P型基区51，所有P型基区51均内嵌设置在N漂移区6顶部，相邻P型基区51之间形成一个JFET区56，每个P型基区51上均设置有两个N+发射极区53、一个P+发射极区54，其中，N+发射极区53靠近P型基区51边缘，P+发射极区54位于两个N+发射极区53之间，每个JFET区56上方设置有栅极57；所述表面结构5还包括设置在JFET区56、栅极57、N+发射极区53、P+发射极区54上方的顶部发射极55；所述P+发射极区54为深扩散，其深度小于P型基区51。
[0016]本说明书或者附图中所说明的技術要素通过单独或各种组合来发挥技术上的有用性，并不限定于申请时权利要求所述的组合。此外，在本说明书或附图中所例示的技术同时达成多个目的，并且达成其中一个目的本身便具有技术上的有用性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅和硅异质结逆导型IGBT，其包括集电极结构；其特征在于，所述集电极结构为多层结构，由底层到顶层依次为P+集电极区和N+集电极区、位于P+集电极区和N+集电极区上方的N+缓冲层、位于N+缓冲层上方的N漂移区，位于漂移区的上方的表面结构，所述P+集电极区的集电极接触为欧姆接触，N+集电极区的集电极接触为肖特基接触；所述N+集电极区使用碳化硅材料制成，所述P+集电极区、N+缓冲层、N漂移区、表面结构均使用硅材料制成；所述表面结构包括若干P型基区...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新峰，黄宏嘉，帝玛，陈善亮，杨祚宝，王霖，弓小武，袁嵩，龙安泽，曹金星，应艳阳，杜陈，张函，
申请(专利权)人：江苏卓远半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：