[发明专利]一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件

摘要

一种具有凹槽栅型JFET结构的IGBT器件，属于功率半导体器件技术领域。本发明通过在器件正向阻断时体区中产生耗尽区之外的中性区引入等效为JFET可变电阻的JFET区，在器件正向导通时存储空穴，正向阻断时为空穴提供快速泄放回路，从而降低了器件的饱和导通压降和关断损耗，避免了器件关断后发生的短路失效现象，提高了器件的关断能力；并且，连接栅极结构与JFET区的连接桥在器件正向阻断时能够起到场板的作用，从而能够有效降低连接桥下方区域表面电场峰值，提高器件的耐压和工作可靠性；本发明器件制作与现有IGBT制作工艺兼容，JFET区的制作通过浅槽刻蚀和离子注入工艺，有利于减小JFET区栅极电阻，增强JFET结构的栅控能力；有助于减小JFET结构尺寸，提高元胞密度，实现产业化生产。

主权项

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、第二导电类型半导体区(14)和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)短接；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。