[实用新型]一种SiC IGBT器件

说明书

本实用新型提供的SiC IGBT器件从下至上依次为集电极、P+层、N+层、N‑电阻层、场终止层、N‑漂移层、N载流子储存层、P基区、N型JFET区、欧姆接触、栅极、肖特基接触和发射极，器件背面N+层与P+层之间形成交替设置的N+区与P+区；器件正面形成MPS肖特基二极管结构；器件在进行续流工作时，MPS肖特基二极管结构的电流将通过背面的N+区形成导电通路，以集成续流二极管。本申请通过在器件的表面设置肖特基二极管结构，并且在器件背面形成交替设置的N+区与P+区，使器件在进行续流工作时，正面的MPS二极管(嵌入pn结构的肖特基二极管)的电流将通过N+区形成导电通路，从而实现集成续流二极管的功能。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种SiC IGBT器件。

背景技术

SiC材料的禁带宽度约是硅的3倍，临界击穿场强约是10倍，因此非常适合于在高压、超高压电力领域的应用。SiC IGBT器件的击穿电压可以达到20kV以上，远超过硅的器件。在6.5kV以上，SiC IGBT器件不仅具有低的正向导通压降，而且具有非常小的开关损耗和非常快的开关频率。在智能电网、高压点火等领域具有非常显著的优势，如在电网领域，可有效减少串联的器件数目，提供系统的可靠性和简易性。

另一方面，在实际应用中，由于电路中电感的存在，晶体管往往需要反并联一个续流二极管。如目前常用的硅IGBT模块，都反并联了硅快恢复二极管作为续流二极管。如果在一个器件中集成了续流二极管，那么不仅提高了芯片的集成度和可靠性，同时也有效的降低了芯片成本。在硅的IGBT 中，集成pn二极管的器件也被称为逆导IGBT(RC-IGBT)。然而，由于SiC 的禁带宽度大，pn开启电压高，集成pn二极管会使器件续流时的损耗很大。同时由于pn二极管的反向恢复时间长、反向恢复电流大，使器件的开关损耗也增加。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种SiC IGBT器件及其制备方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种SiC IGBT器件，其从下至上依次为集电极、P+层、N+层、N-电阻层、场终止层、N-漂移层、N载流子储存层、P 基区、N型JFET层、欧姆接触、栅极、肖特基接触和发射极，器件背面N+ 层与P+层之间形成交替设置的N+区与P+区；器件正面形成MPS肖特基二极管结构；器件在进行续流工作时，MPS肖特基二极管结构的电流将通过N+区形成导电通路，以集成续流二极管。

作为一种进一步的技术方案，在器件有源区的原胞结构中，P阱区中间形成高掺杂的P+区和N+区，在高掺杂的P+区和N+区上形成欧姆接触；相邻P阱区中间设置有两个高掺杂的P+区，多晶硅栅极下方的P阱区和P+区之间的区域为MOSFET导电的JFET区。所述两个P+区之间的N型区形成肖特基接触；高掺杂的P+区能提供并联的pn二极管，从而形成MPS肖特基二极管结构。所述欧姆接触和肖特基接触都与源极金属连接。

作为一种进一步的技术方案，在器件有源区的原胞结构中，栅下方的P 阱区之间的N型区形成MOSFET导电的JFET区，N+区、P+区分别在P阱内。在P+区中间的N型区表面形成肖特基接触，在N+区与P+区表面形成欧姆接触，从而形成MPS肖特基二极管结构。所述欧姆接触和肖特基接触都与源极金属连接。

作为一种进一步的技术方案，在器件背面N+层与P+层中，N+区与P+ 区交替设置；其中的P+区分为第一P+区、第二P+区；所述第一P+区的面积大于所述第二P+区的面积，所述第一P+区的面积大于N+区的面积，所述第一P+区与所述第二P+区联通设置。这种方法色设置可以使器件从MOSFET 导通转到IGBT导通机制时，即背面的pn结构开始导通时，电流比较平滑的上升，而避免产生很大的电流拐点。