[实用新型]一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT

说明书

技术领域

本实用新型涉及IGBT制造技术领域，尤其是一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT。

背景技术

IGBT的中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应)，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用)，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。

IGBT硅片的结构与功率MOSFET的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+基片和一个N+缓冲层，一个MOSFET驱动两个双极器件，基片的应用在管体的P+和N+区之间创建了一个J1结。当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET电流)；一个空穴电流(双极)。当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内，在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)，这种残余电流值(尾流)的降低完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，该集电极电流引起以下问题：功耗升高、交叉导通问题，此外IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢导致开关慢，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT，解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：

本实用新型的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT包括：

N-型基区；

位于所述N-型基区上部的三个多晶栅；

位于所述N-型基区上表面的P型基区，所述P型基区为两个且分别位于两个相邻的多晶栅之间；

位于所述P型基区上表面的N+集电区，所述N+集电区为两个且分别位于两个相邻的多晶栅之间；

位于所述N+集电区上表面的发射极，所述发射极为两个且分别位于两个N+集电区上表面，其中一个所述发射极连接的接触金属深入到对应的P型基区的下表面并与N-型基区形成肖特基接触，另外一个所述发射极连接的接触金属深入到对应的P型基区的下表面且其端部由P型半导体包覆形成肖特基二极管；

位于所述N-型基区下表面的N+缓冲层；

位于所述N+缓冲层下表面的背P+发射区。

本实用新型所述新型沟槽IGBT还包括位于多晶栅与N-型基区、P型基区和N+集电区之间的栅氧化层。

本实用新型所述新型沟槽IGBT还包括位于所述多晶栅上表面的栅电极和位于所述背P+发射区下表面的集电极。

本实用新型所述接触金属采用钛、镍或铂材料。

本实用新型的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT的有益效果是：本实用新型的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT在IGBT中集成一个肖特基二级管，可以解决IGBT器件关断时的空穴和电子复合速率慢而导致开关慢的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实施例的集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT的等效电路图。

其中：N-型基区1、P型基区2、N+缓冲层3、背P+发射区4、N+集电区5、栅氧化层6、多晶栅7、集电极8、发射极9、栅电极10、P+型接触孔注入区域11。

具体实施方式