[实用新型]一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT芯片

说明书

本实用新型涉及一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT芯片，包括底层的背P+发射区，在背P+发射区上方依次设有N+缓冲层以及N‑型基区，在N‑型基区上方设有两个N‑型基区凸起，在两个N‑型基区凸起上方依次设有P型基区以及N+集电区，在N+集电区、P型基区和N‑型基区外侧覆盖有栅氧化层，栅氧化层外侧沟槽填充有多晶栅，多晶栅被两个N‑型基区凸起分割为中间沟槽多晶栅以及外侧沟槽多晶栅，栅电极和外侧沟槽多晶栅连接，集电极和背P+发射区连接，发射极贯穿N+集电区深入P型基区，中间沟槽多晶栅接触的栅氧化层变薄形成薄栅氧化层，肖特基中间栅电极连接N+集电区、薄栅氧化层以及和中间沟槽多晶栅。有益效果是可以提高沟槽IGBT芯片开关速度。

【技术领域】

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT芯片。

【背景技术】

IGBT，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。

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的，SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode，缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P 型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体(接触) 二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。SBD的主要优点包括两个方面：1)由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V)；2)由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。

现有的常规沟槽式IGBT芯片，其具体结构如附图1所示：一种常规沟槽IGBT芯片，包括底层的背P+发射区4，在背P+发射区4上方依次设有N+ 缓冲层3以及N-型基区1，N-型基区1设有两个N-型基区1凸起，在两个N- 型基区1凸起上方依次设有P型基区2以及N+集电区5，在N+集电区5、P 型基区2和N-型基区1外侧覆盖有栅氧化层6，栅氧化层6外侧沟槽填充有多晶栅7，多晶栅7被两个N-型基区1凸起分割为中间沟槽多晶栅7以及外侧沟槽多晶栅7，栅电极10和外侧沟槽多晶栅7连接，集电极8和背P+发射区4 连接，发射极9贯穿N+集电区5接触P型基区2，中间栅电极13连接中间沟槽多晶栅7。由于存在多数载流子、少数载流子恢复问题，上述IGBT芯片的开关速度较慢。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是，提供一种可以提高沟槽IGBT芯片开关速度的新型沟槽IGBT芯片。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种集成肖特基二极管的新型沟槽IGBT芯片，包括底层的背P+发射区，在背P+发射区上方依次设有 N+缓冲层以及N-型基区，在N-型基区上方设有两个N-型基区凸起，在两个 N-型基区凸起上方依次设有P型基区以及N+集电区，在N+集电区、P型基区和N-型基区外侧覆盖有栅氧化层，栅氧化层外侧沟槽填充有多晶栅，多晶栅被两个N-型基区凸起分割为中间沟槽多晶栅以及外侧沟槽多晶栅，栅电极和外侧沟槽多晶栅连接，集电极和背P+发射区连接，发射极贯穿N+集电区深入 P型基区，中间沟槽多晶栅接触的栅氧化层变薄形成薄栅氧化层，肖特基中间栅电极连接N+集电区、薄栅氧化层以及和中间沟槽多晶栅。

优选地，上述发射极使用势垒较高的金属。

优选地，上述势垒较高的金属是钛。