[发明专利]一种非对称沟槽栅SiC IGBT器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非对称沟槽栅SiC IGBT器件，该器件通过在非导电侧P阱区(即第一阱区)上方、导电侧P型接触区制作肖特基接触，从而形成一定势垒，阻止空穴直接从接地的P阱区与P型接触区逸出，提升空穴浓度，从而显著降低器件的正向导通压降，减少通态损耗，显著增强器件的导电能力，同时击穿电压与栅极氧化物电场没有退化。本发明还涉及所述非对称沟槽栅SiCIGBT器件的制备方法，该制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种非对称沟槽栅SiC IGBT器件及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的代表之一，具有更大的禁带宽度、更高的热导率、更强的抗辐照能力、更高的临界击穿场强、更快的电子饱和速度等优势。SiC材料优势与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件优势的结合使得SiC IGBT在具有高耐压的同时能兼顾良好的导通性能，IGBT兼具功率MOSFET通过栅极电压控制开启和关断，以及双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)电流大、压降小的优点。在新能源汽车中，IGBT是各控制系统的核心部件。IGBT模块在智能电网中从发电到用电的全过程都有应用：光伏发电中电压的交直流转换要使用IGBT模块；高压直流输电(High Voltage Direct CurrentTransmission，HVDC)中柔性输电技术通过使用IGBT可以提高能效；微波炉、LED照明灯等都对IGBT有大量的需求。

随着功率器件得到的应用越来越广泛，器件本身参数指标也越来越重要，纵观SiCIGBT发展历程，研究团队初期主要关注提高击穿电压与降低导通压降两个方面，当器件基本的静态性能达到预期后，现在也开始进行栅氧电场保护、降低损耗、短路能力等方面的研究，根据设计需求合理折中导通特性、耐压能力、开关损耗、短路耐受时间等不同指标。为了降低导通压降，提高导电能力，研究人员开发了沟槽栅IGBT。沟槽栅IGBT消除了JFET区，沟道密度高，载流子存储效果明显，具有类似PiN二极管的双向电导调制效应，从而降低了导通压降，改善了器件的导电能力。然而，现有的沟槽栅IGBT的导通压降虽然降低，但是其击穿电压与栅极氧化物电场发生了退化。

现有技术中，如图13所示的非对称沟槽栅SiC IGBT器件，金属层600的材质为镍钛铝合金，高温退火后，其金属层600与第一P阱区301a、P型重掺杂接触区，303为N型重掺杂源区均形成欧姆接触。此结构的非对称沟槽栅SiC IGBT器件电导调制效应不强空穴会从接地的发射极直接逸出，因此导电效果较差。

因此，需要开发一种改进的沟槽栅IGBT，其在击穿电压与栅极氧化物电场没有退化的前提下具有显著降低的导通压降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种非对称沟槽栅SiC IGBT器件，该器件通过在非导电侧P阱区(即第一P阱区)、P型倒掺杂接触区上方制作肖特基接触，从而形成一定势垒，阻止空穴直接从接地的第一P阱区逸出，提升空穴浓度，从而显著降低器件的正向导通压降，减少通态损耗，显著增强器件的导电能力，同时击穿电压与栅极氧化物电场没有退化。

本发明采用了如下技术方案：

一种非对称沟槽栅SiC IGBT器件，包括：

集电极；

P型集电层，所述P型集电层设置在所述集电极的上表面；

N型漂移层，所述N型漂移层设置在所述P型集电层的上表面，所述N型漂移层上表面的表层设有彼此分离的第一P阱区和第二P阱区，所述第二P阱区上表面的浅表层设有P型倒掺杂接触区和N型重掺杂源区，所述P型倒掺杂接触区和所述N型重掺杂源区彼此接触；

沟槽栅单元，所述沟槽栅单元设置在所述第一P阱区和所述第二P阱区之间并且与它们接触，所述沟槽栅单元与所述N型重掺杂源区接触；

发射极，所述发射极覆盖所述N型重掺杂源区的上表面，与所述N型重掺杂源区形成欧姆接触；以及