[发明专利]一种新型源极肖特基接触IGBT结构

说明书

一种新型源极肖特基接触IGBT结构，包括：集电极金属区，与所述集电极金属区上表面接触的P+型集电区，与所述P+型集电区上表面接触的N+型缓冲层，与所述N+型缓冲层上表面接触的N‑型漂移区，与所述N‑型漂移区上表面接触的P型沟道区，与所述P型沟道区上表面接触的肖特基接触金属源区，将所述P型沟道区和部分肖特基接触金属源区包围的环形结构栅电极，在栅电极与相邻功能层之间设置的一层栅介质层。本发明取缔了传统IGBT所寄生的晶闸管结构，解决了困扰着IGBT的闩锁效应，并且可以降低生产成本，减小器件面积，提高电流驱动能力，并降低导通电阻。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术，更具体涉及一种新型源极肖特基接触IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)结构。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由上世纪八十年代左右提出后，便作为新型功率半导体器件的主流器件之一被广泛应用于工业、轨道交通、新能源汽车、航天航空等领域，IGBT解决了传统DMOS(Double-diffusedMetal Oxide Semiconductor)所具备的缺点，其的基本结构与DMOS十分相似，唯一的区别便是将DMOS的欧姆接触的漏极替换为PN结的集电极(阳极)。当IGBT的PN结集电极在正向导通时,P+区向N-漂移区注入大量的非平衡载流子。因为漂移区中存在大量可导电的电子和空穴,这使得产生了强烈的电导调制效应,因此漂移区的导通电阻将急剧下降。通常情况下，IGBT能够提供比DMOS大ー个数量级的电流输出能力。因此，IGBT同时兼具了高耐压与大电流两个优点。

然而，IGBT在拥有诸多优点的同时，也存在着一些缺点，其中一个主要的问题便是闩锁效应，这是因为IGBT存在着一个四层p-n-p-n结构,其结构中存在着两个寄生晶体管：一个PNP管，一个NPN管。其中PNP管由IGBT的p+区阳极(集电极)构成发射极,漂移区构成宽基区,阴极(发射极)处的p+深扩散区构成集电区，因为基区特别的宽，所以这个寄生晶体管的电流收益很低；而NPN管则是由n+源极形成发射区，阴极(发射极)处的p+深扩散区形成基区,漂移区则形成集电极。这两个寄生晶体管组成了一个寄生的晶闸管。通常情况下IGBT中的四层结构将导致在高正向电流情况下的闩锁效应，此时寄生NPN三极管发射极正偏使NPN管进入正向导通，形成的正反馈回路将对器件造成不可逆的影响，这不利于安全工作区与击穿电压的提升。

如图2所示，为传统IGBT的二维剖面结构示意图。为了改善闩锁问题，传统IGBT会对发射区(103’)附近有(104’)的P+区重掺杂，这么做可以有效减小寄生晶体管NPN的增益，从而使闩锁发生条件更难满足，同时重掺杂P+会减少串联电阻，使得压降减小导致寄生NPN晶体管的发射极更难正偏，并且通过发射极金属(109)将N+区(103’)与P+区(104’)短接，寄生晶体管NPN将更难导通。

一种肖特基势垒IGBT曾被提出过[1]，通过用N-轻掺杂的肖特基势垒区代替P+发射极可以起到阻断空穴流出并提高电导调制的作用，然而对于器件耐压并没有改善。

因此，上述的传统措施只是改善并不能完全解决闩锁的问题，并且P+区的结构意味着额外的制作工序与芯片面积，这无疑造成了一种资源的浪费。鉴于此，如何彻底解决IGBT的闩锁效应，并进一步节省器件面积，并进一步提高电流驱动能力，成为了一个急需解决的问题。

参考文献：

[1]蒋梦轩；沈征.肖特基势垒高电流密度IGBT器件：中国，CN104966730B[P].2015.05.14.

发明内容

本发明的目的是，提供一种新型源极肖特基接触IGBT结构，解决IGBT的闩锁问题从而提高IGBT的击穿电压与安全工作区，并节省IGBT器件的版图面积，减少工艺步骤，进一步地做到降低制作成本，并且同时提升电流驱动能力。