本申请属于半导体技术领域，提供了一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件及其制备方法、芯片，具有体二极管的氮化镓IGBT器件包括：P型氮化镓集电区、N型氮化镓层、P型氮化镓层、栅极介质层、栅极、第一N型发射区、肖特基金属区、隔离区、第一发射极、第二发射极以及集电极。通过将肖特基金属区设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内，当氮化镓IGBT器件在工作时，肖特基金属区可以形成氮化镓IGBT器件的体二极管，当氮化镓IGBT器件关断时，肖特基金属区形成的体二极管可以将氮化镓IGBT器件残留的电流消耗掉，即斩断其尾流，进而减小氮化镓IGBT器件在关断时的功耗，提升氮化镓IGBT器件的性能。提升氮化镓IGBT器件的性能。提升氮化镓IGBT器件的性能。
【技术实现步骤摘要】
具有体二极管的氮化镓IGBT器件及其制备方法、芯片
[0001]本申请属于半导体
，尤其涉及一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件及其制备方法、芯片。
技术介绍
[0002]绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，是由BJT(双极性晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，同时结合了BJT和MOSFET的低导通电阻和高耐压特性，还具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、导通电阻小、开关损耗低等多中优异特性，被广泛应用于中、大功率电力电子系统。
[0003]IGBT俗称电力电子装置的的“CPU”。作为电力电子重要大功率主流器件之一，IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器，但是现有的IGBT功率器件在关断时电流消失需要很长的时间，导致动态功耗过大。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件及其制备方法、芯片，旨在解决现有的IGBT功率器件在关断时电流消失需要很长的时间，导致动态功耗过大的问题。
[0005]本申请实施例的第一方面提供了一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件，所述氮化镓IGBT器件包括：
[0006]P型氮化镓集电区；
[0007]N型氮化镓层，设于所述P型氮化镓集电区的正面；
[0008]P型氮化镓层，设于所述N型氮化镓层上；
[0009]栅极介质层，设于所述P型氮化镓层内，且深入至所述N型氮化镓层；其中，所述栅极介质层呈凹形结构，所述栅极介质层将所述P型氮化镓层分成第一P型氮化镓掺杂区和第二P型氮化镓掺杂区；
[0010]栅极，设于所述栅极介质层的凹槽内；
[0011]第一N型发射区，设于所述第一P型氮化镓掺杂区内，且与所述栅极介质层接触；
[0012]肖特基金属区，设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内；
[0013]隔离区，设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内，用于隔离所述肖特基金属区和所述栅极介质层；
[0014]第一发射极，设于所述第一P型氮化镓掺杂区和所述第一N型发射区上；
[0015]第二发射极，设于所述肖特基金属区上；
[0016]集电极，设于所述P型氮化镓集电区的背面。
[0017]在一个实施例中，所述第二P型氮化镓掺杂区设于所述隔离区和所述栅极介质层之间，所述第二发射极和所述第一发射极连接。
[0018]在一个实施例中，所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件还包括：
[0019]第二N型发射区，设于所述第二P型氮化镓掺杂区内，且位于所述栅极介质层和所述隔离区之间；
[0020]所述第二发射极设于所述第二N型发射区、所述隔离区以及所述肖特基金属区上。
[0021]在一个实施例中，所述隔离区与所述栅极介质层接触，所述第二发射极和所述第一发射极连接。
[0022]在一个实施例中，所述隔离区的厚度和所述肖特基金属区的厚度相同。
[0023]在一个实施例中，所述栅极介质层的厚度大于所述P型氮化镓层的厚度，小于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层的厚度之和。
[0024]在一个实施例中，所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件还包括：
[0025]第一缓冲掺杂区和第二缓冲掺杂区，设于所述P型氮化镓集电区的背面；其中，所述第一缓冲掺杂区和第二缓冲掺杂区分别设于所述集电极两侧，且与所述集电极互不接触；
[0026]第一衬底掺杂区和第二衬底掺杂区，分别设于所述第一缓冲掺杂区和第二缓冲掺杂区背面。
[0027]本申请实施例的第二方面提供了一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件的制备方法，包括：
[0028]在半导体衬底的正面形成缓冲层，在所述缓冲层上形成N型氮化镓层；
[0029]在所述N型氮化镓层上形成P型氮化镓层；
[0030]形成栅极介质层和隔离区，其中，所述栅极介质层设于所述P型氮化镓层内，且深入至所述N型氮化镓层；其中，所述栅极介质层呈凹形结构，所述栅极介质层将所述P型氮化镓层分成第一P型氮化镓掺杂区和第二P型氮化镓掺杂区，所述隔离区设于所述P型氮化镓层内，且深入至所述N型氮化镓层；
[0031]在所述第一P型氮化镓掺杂区内形成第一N型发射区；其中，所述第一N型发射区与所述栅极介质层接触；
[0032]在所述栅极介质层的凹槽内形成栅极以及形成肖特基金属区；其中，所述肖特基金属区设于所述P型氮化镓层内，且深入至所述N型氮化镓层，与所述隔离区接触；
[0033]在所述第一P型氮化镓掺杂区和所述第一N型发射区上形成第一发射极；在所述肖特基金属区上形成第二发射极；
[0034]在所述半导体衬底的背面进行刻蚀，并在第一预设条件下向所述N型氮化镓层注入P型掺杂离子，以在所述N型氮化镓层的背面形成P型氮化镓集电区；
[0035]在所述P型氮化镓集电区的背面形成集电极。
[0036]在一个实施例中，所述在第一预设条件下向所述N型氮化镓层注入P型掺杂离子，包括：
[0037]在压力范围为300MPa
‑
500MPa以及温度范围为1200℃～1300℃的条件下进行P型掺杂离子注入工艺，以在所述N型氮化镓层的背面形成P型氮化镓集电区；其中，所述P型掺杂离子注入工艺的时间为10
‑
20分钟。
[0038]本申请实施例的第三方面提供了一种芯片，包括：如上述任意一项所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件。
[0039]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过将肖特基金属区设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内，肖特基金属区分别与所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层接触。当氮化镓IGBT器件在工作时，肖特基金属区可以形成氮化镓IGBT器件的体二极管，又因为肖特基金属区与N型发射区连接，如此当氮化镓IGBT器件关断时，肖特基金属区形成的体二极管可以将氮化镓IGBT器件残留的电流消耗掉，即斩断其尾流，进而减小氮化镓IGBT器件在关断时的功耗，提升氮化镓IGBT器件的性能。
附图说明
[0040]图1是本申请一个实施例提供的具有体二极管的氮化镓IGBT器件的结构示意图一；
[0041]图2是本申请一个实施例提供的具有体二极管的氮化镓IGBT器件的结构示意图二；
[0042]图3是本申请一个实施例提供的具有体二极管的氮化镓IGBT器件的结构示意图三；
[0043]图4是本申请一个实施例提供的具有体二极管的氮化镓IGBT器件的结构示意图四；
[0044]图5是本申请一个实施例提供的具有体二极管的氮化镓IGBT器件的制备方法步骤示意图；
[0045]图6是本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述氮化镓IGBT器件包括：P型氮化镓集电区；N型氮化镓层，设于所述P型氮化镓集电区的正面；P型氮化镓层，设于所述N型氮化镓层上；栅极介质层，设于所述P型氮化镓层内，且深入至所述N型氮化镓层；其中，所述栅极介质层呈凹形结构，所述栅极介质层将所述P型氮化镓层分成第一P型氮化镓掺杂区和第二P型氮化镓掺杂区；栅极，设于所述栅极介质层的凹槽内；第一N型发射区，设于所述第一P型氮化镓掺杂区内，且与所述栅极介质层接触；肖特基金属区，设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内；隔离区，设于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层内，用于隔离所述肖特基金属区和所述栅极介质层；第一发射极，设于所述第一P型氮化镓掺杂区和所述第一N型发射区上；第二发射极，设于所述肖特基金属区上；集电极，设于所述P型氮化镓集电区的背面。2.如权利要求1所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述第二P型氮化镓掺杂区设于所述隔离区和所述栅极介质层之间，所述第二发射极和所述第一发射极连接。3.如权利要求1所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件还包括：第二N型发射区，设于所述第二P型氮化镓掺杂区内，且位于所述栅极介质层和所述隔离区之间；所述第二发射极设于所述第二N型发射区、所述隔离区以及所述肖特基金属区上。4.如权利要求1所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述隔离区与所述栅极介质层接触，所述第二发射极和所述第一发射极连接。5.如权利要求1所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述隔离区的厚度和所述肖特基金属区的厚度相同。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所述栅极介质层的厚度大于所述P型氮化镓层的厚度，小于所述P型氮化镓层和所述N型氮化镓层的厚度之和。7.如权利要求1
‑
5任一项所述的具有体二极管的氮化镓IGBT器件，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄汇钦，
申请(专利权)人：天狼芯半导体成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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