[发明专利]具有低米勒电容的IGBT器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件，尤其是一种具有低米勒电容的IGBT器件，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)，即绝缘双极晶体管，由于其优越的器件性能和可靠性，已成为中高功率电子领域的主流功率开关器件，广泛应用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。

IGBT自发明以来，一直朝着低功耗、高频率和高可靠性的方向发展。关于IGBT的功率损耗，主要由静态损耗和动态损耗构成，静态损耗和动态损耗存在着折中关系。对现有的IGBT结构需要进行优化设计，才能优化静态损耗和动态损耗的折中关系，从而降低器件的整体功率损耗。

IGBT的开关过程就是对栅极电容进行充放电的过程，栅极电容越大，充放电时间越长，因此，在IGBT开关过程中，栅极电容特别是米勒电容对器件的动态损耗具有重要影响。

米勒电容是集电极与栅电极之间的电容，由栅电极面积、栅电极下方的介质、外延层中的结电容等决定。现有的平面型IGBT，由于覆盖在外延层表面的栅电极面积较大，造成米勒电容偏大，制约了IGBT开关速度的提升。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有低米勒电容的IGBT器件，其结构紧凑，能有效降低IGBT器件的米勒电容，提高IGBT开关速度，从而降低IGBT器件的功耗，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有低米勒电容的IGBT器件，包括半导体基板，所述半导体基板包括第一导电类型外延层以及设置于所述第一导电类型外延层上的元胞结构；

在所述IGBT器件的截面上，元胞结构包括对称分布于第一导电类型外延层内的第二导电类型体区，在每个第二导电类型体区内设置第一导电类型源区；在第一导电类型外延层上方设置栅极多晶硅体，所述栅极多晶硅体包括屏蔽栅以及对称分布于所述屏蔽栅两侧的控制栅，所述控制栅、屏蔽栅分别通过控制栅氧化层、屏蔽栅氧化层与第一导电类型外延层间隔；所述控制栅与下方的第二导电类型体区、第一导电类型源区交叠，屏蔽栅位于第二类型体区之间；

在所述第一导电类型外延层上方还设置发射极金属，所述发射极金属与第二导电类型体区、第一导电类型源区以及屏蔽栅欧姆接触，且发射极金属通过绝缘介质层与控制栅绝缘隔离。

所述屏蔽栅氧化层的厚度大于控制栅氧化层的厚度，所述屏蔽栅氧化层的厚度为0.8μm～1.2μm。

还包括集电极结构，所述集电极结构包括位于第一导电类型外延层下方的第一导电类型场截止层、第二导电类型集电区，第一导电类型场截止层位于第二导电类型集电区与第一导电类型外延层间，且第一导电类型场截止层邻接第一导电类型外延层以及第二导电类型集电区，第二导电类型集电区上设置集电极金属，所述集电极金属与第二导电类型集电区欧姆接触。

所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型功率IGBT器件，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型功率IGBT器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型半导体器件正好相反。

本发明的优点：栅极多晶硅体分成屏蔽栅、控制栅，屏蔽栅与发射极金属欧姆接触，能使得集电极与栅电极的交叠面积减小。同时，在屏蔽栅通过屏蔽栅氧化层与第一导电类型外延层7隔离，屏蔽栅氧化层的厚度大于控制栅氧化层的厚度，通过屏蔽栅氧化层可以起到减小电容的效果。屏蔽栅由于与发射极金属等电位，还可以对第一导电类型外延层表面的电荷起到屏蔽作用，从而可以使米勒电容减小，改善IGBT的开关特性。屏蔽栅氧化层还能减小JFET区域，从而减小IGBT的导通压降，结构紧凑，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

附图标记说明：1-发射极金属、2-控制栅、3-屏蔽栅、4-P型第一体区、5-P型第二体区、6-N+源区、7-N型外延层、8-N型场截止层、9-P+集电区、10-集电极金属、11-控制栅氧化层、12-绝缘介质层以及13-控制栅氧化层。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能有效降低IGBT器件的米勒电容，提高IGBT开关速度，从而降低IGBT器件的功耗，以N型IGBT器件为例，本发明包括半导体基板，所述半导体基板包括N型外延层7以及设置于所述N型外延层7上的元胞结构；