[发明专利]一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件

权利要求书

1.一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其元胞结构包括从下至上依次层叠设置的金属集电极(7)、第一导电类型半导体集电区(6)、第二导电类型半导体缓冲层(5)、第二导电类型半导体漂移区(4)和金属发射极(11)；所述第二导电类型半导体漂移区(4)的顶层具有第一导电类型半导体体区(8)、第一导电类型半导体基区(2)、第二导电类型半导体发射区(1)和第一栅极结构；所述第一导电类型半导体体区(8)位于第二导电类型半导体漂移区(4)顶层的中间区域；所述第一导电类型半导体基区(2)分别位于第二导电类型半导体漂移区(4)顶层两侧的区域，所述第一导电类型半导体基区(2)的顶层具有第二导电类型半导体发射区(1)；所述第一栅极结构位于第二导电类型半导体发射区(1)和第一导电类型半导体基区(2)与第一导电类型半导体体区(8)之间；所述第一栅极结构包括第一栅电极(9)和第一栅介质层(3)，所述第一栅介质层(3)沿器件垂直方向延伸进入第二导电类型半导体漂移区(4)中形成沟槽，所述第一栅电极(9)设于沟槽中；所述第一栅极结构的一侧通过第一栅介质层(3)与第一导电类型半导体基区(2)、第二导电类型半导体发射区(1)和第二导电类型半导体漂移区(4)相接触，所述第一栅极结构的另一侧通过第一栅介质层(3)与第二导电类型半导体漂移区(4)接触且与第一导电类型半导体体区(8)相隔离；所述第一导电类型半导体体区(8)的部分上表面、第一导电类型半导体基区(2)的上表面以及第二导电类型半导体发射区(1)的上表面均具有金属发射极(11)；其特征在于：

第一导电类型半导体体区(8)顶层中具有第二栅极结构、重掺杂的第二导电类型半导体区(14)和轻掺杂的第一导电类型半导体区(15)形成的JFET结构；所述第二栅极结构设置在第一导电类型半导体体区(8)顶层两侧，包括第二栅电极(13)和第二栅介质层(16)，所述第二栅介质层(16)沿器件垂直方向延伸进入第一导电类型半导体体区(8)中形成沟槽，所述第二栅电极(13)设于沟槽中；所述第二导电类型半导体区(14)作为JFET结构栅极区设置在第二栅极结构下方且与第二栅电极(13)相接触；第二导电类型半导体区(14)之间具有作为JFET结构沟道区的第一导电类型半导体区(15)；所述第一导电类型半导体体区(8)通过金属发射极(11)分别与第二导电类型半导体发射区(1)和第一导电类型半导体基区(2)电导通连接；所述第二栅电极(13)通过连接桥(12)与第一栅电极(9)相连；所述连接桥(12)与第一导电类型半导体体区(8)、第二导电类型半导体漂移区(4)及金属发射极(11)之间通过介质层(10)相隔离。

2.根据权利要求1所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：对称设置的第二导电类型半导体区(14)之间的宽度小于器件通态条件下JFET产生的耗尽区宽度；第一导电类型半导体体区(8)与第二导电类型半导体区(14)二者结深之差大于正向阻断时第一导电类型半导体体区(8)内的耗尽区宽度。

3.根据权利要求1所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第二导电类型半导体漂移区(4)表面电场通过介质层(10)耦合至连接桥(12)。

4.根据权利要求1所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第一栅极结构的深度小于第一导电类型半导体体区(8)的结深。

5.根据权利要求1所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第一导电类型半导体体区(8)的掺杂方式为非均匀掺杂或者均匀掺杂。

6.根据权利要求1所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第一导电类型半导体或者所述第二导电类型半导体的材料为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第一导电类型半导体为P型半导体，所述第二导电类型半导体为N型半导体。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，其特征在于：所述第一导电类型半导体为N型半导体，所述第二导电类型半导体为P型半导体。