[发明专利]能降低米勒电容的超结IGBT器件

说明书

本发明涉及一种能降低米勒电容的超结IGBT器件，其包括半导体基板，半导体基板的漂移区内设置第一导电类型柱以及第二导电类型柱；在第二导电类型柱内的上部设有第二导电类型基区，第二导电类型基区内设有第一导电类型源区，第一导电类型源区、第二导电类型基区与半导体基板上的发射极金属欧姆接触，在第二导电类型基区内用于形成导电沟道区域的上方覆盖有多晶硅栅极，多晶硅栅极通过覆盖在第二导电类型基区、第一导电类型柱上的绝缘层与第一导电类型源区、第二导电类型基区绝缘隔离，在绝缘层上覆盖有浮空栅极，所述浮空栅极通过绝缘层与多晶硅栅极绝缘隔离。本发明能有效减少米勒电容，并能屏蔽寄生电容，提高超结器件的高频特性，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种超结IGBT器件，尤其是一种能降低米勒电容的超结IGBT器件，属于超结IGBT器件的技术领域。

背景技术

超结自1989年发明之日始，一直被视为突破“硅限”（silicon limit）关键。基于超结的IGBT，比传统IGBT具有更低的通态电阻，应用前景非常可观。IGBT器件作为双极器件，其漂移区中少子注入引起的电导调制使IGBT得以在中高压领域代替BJT（BipolarJunction Transistor—BJT）及GTO（Gate Turn-Off Thyristor）。但是，电导调制也使IGBT具有较长的拖尾电流，工作频率低、关断损耗较高。SJ-IGBT（超结IGBT）在柱体（包括N柱以及P柱）内的掺杂浓度达超过5E15后，柱体内电导调制消失，电子在N柱内流动，空穴在P柱内流动。此时，SJ-IGBT在柱体内的电流传输模式为多子运输，特性类似于多子器件，说明SJ-IGBT几乎没有拖尾电流，开关速度快。

仿真SJ-IGBT器件的开关特性可以发现，SJ-IGBT的在米勒平台时间段的损耗和换流时的损耗相当，如何降低米勒电容是SJ-IGBT器件通态特性和开关特性（Eoff）之间进一步优化的关键，现有SJ-IGBT阴极制作工艺与传统IGBT类似，栅极与N柱之间的覆盖电容及发射极与栅极、N柱之间的寄生电容直接影响米勒电容的大小和器件的开关特性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能降低米勒电容的超结IGBT器件，其结构紧凑，能有效减少米勒电容，并能屏蔽寄生电容，提高超结器件的高频特性，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述能降低米勒电容的超结IGBT器件，包括具有第一导电类型的半导体基板，所述半导体基板的漂移区内设置若干呈交错分布的第一导电类型柱以及第二导电类型柱；在所述第二导电类型柱内的上部设有第二导电类型基区，所述第二导电类型基区内设有第一导电类型源区，第一导电类型源区、第二导电类型基区与半导体基板上的发射极金属欧姆接触，在第二导电类型基区内用于形成导电沟道区域的上方覆盖有多晶硅栅极，所述多晶硅栅极通过覆盖在第二导电类型基区、第一导电类型柱上的绝缘层与第一导电类型源区、第二导电类型基区绝缘隔离，在绝缘层上覆盖有浮空栅极，所述浮空栅极通过绝缘层与多晶硅栅极绝缘隔离，且浮空栅极上覆盖有介电质层，浮空栅极、多晶硅栅极通过介电质层与发射极金属绝缘隔离。

在所述半导体基板的漂移区下方设有第一导电类型缓冲层，所述第一导电类型缓冲层上设有第二导电类型集电区，所述第二导电类型集电区上设置欧姆接触的集电极金属。

所述半导体基板包括硅衬底。

所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于 N 型超结IGBT，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型 ；对于P型超结IGBT，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型超结IGBT 正好相反。

本发明的优点：由于多晶硅栅极仅覆盖P型基区内用于形成沟道区域，达到减少栅极面积，而栅极面积的减小可以有效降低栅电极与集电极之间的米勒电容，以提高IGBT器件的开关特性，降低开关损耗。