[实用新型]一种超结IGBT的半导体功率器件

说明书

本实用新型公开了一种超结IGBT的半导体功率器件，该器件包括：P型重掺杂衬底，P型重掺杂衬底上的N型重掺杂缓冲区，N型重掺杂缓冲区上的N型轻掺杂漂移区，N型轻掺杂漂移区上的N型重掺杂区和P型阱区，N型重掺杂区上的N型轻掺杂沟道区，该区设置在P型阱区中间，在P型阱区且靠近N型重掺杂区的N型轻掺杂区，N型轻掺杂区上的N型重掺杂源区，N型重掺杂源区相邻接的P型重掺杂源区，P型阱区和N型轻掺杂沟道区上的栅结构区，该栅结构区采用多晶硅和高K绝缘材料，N型/P型重掺杂源区引出发射极，栅结构引出栅极，P型重掺杂衬底下表面引出集电极。该器件通过N型轻掺杂区可以减小栅沟道的比导通电阻，通过超结可以提高该器件的开关速度。

技术领域

本实用新型涉及半导体功率技术领域，具体涉及一种超结IGBT的半导体功率器件。

背景技术

功率半导体器件是任何电子系统不可缺少的电子器件，其主要应用在各种电源和驱动负载上。随着功率半导体器件的更新换代，新型功率半导体器件逐渐向实现节能、节材、环保和微型化等效益方面发展。

绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种MOSFET和双极型晶体管复合的新型电力电子器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管。该IGBT既有MOSFET驱动简单和快速的优点，又有功率晶体管容量大的优点，因而广泛应用在能源转换、机车牵引、工业变频、汽车电子和消费电子等领域，是电力电子领域重要核心器件之一。当超结应用到IGBT器件中时，可以实现IGBT器件的快速开关和降低开关损耗，而传统的超结MOS器件具有较大的栅沟道导通电阻，为了减小栅极的沟道比导通电阻和降低栅驱动功率，本实用新型设计一种超结IGBT的半导体功率器件。

实用新型内容

本实用新型为一种超结IGBT的半导体功率器件，采用轻掺杂源极区和轻掺杂沟道区可以有效地降低栅沟道电阻所占比例，也可以防止热退化效应和减少栅沟道漏电流效应；采用超结MOS，可以有效地提高了半导体功率器件的开关速度。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种超结IGBT的半导体功率器件，包括：P型重掺杂衬底，N型重掺杂缓冲区，N型轻掺杂漂移区，N型重掺杂区，P型阱区，N型轻掺杂沟道区，N型轻掺杂区，N型重掺杂源区，P型重掺杂源区，栅结构区。

进一步设置，在P型重掺杂衬底上表面形成N型重掺杂缓冲区，该P型重掺杂衬底的面积比在P型重掺杂衬底上的N型重掺杂缓冲区的面积小。

如此设置，采用N型重掺杂缓冲区可以收集少数载流子，提高开关速度。

进一步设置，在N型重掺杂缓冲区上设有N型轻掺杂漂移区，该N型重掺杂缓冲区的面积比在N型重掺杂缓冲区上的N型轻掺杂漂移区的面积小。

如此设置，采用N型轻掺杂漂移区，可以有效地实现电导调制效应。

进一步设置，在N型轻掺杂漂移区上设有N型重掺杂区和P型阱区，在N型重掺杂区上设有N型轻掺杂沟道区，该沟道区设置在P型阱区中间，且其宽度比N型重掺杂区的宽度大，同时在N型轻掺杂漂移区上的N型重掺杂区的面积比P型阱区的面积小，在P型阱区且靠近N型重掺杂区设有N型轻掺杂区，在N型轻掺杂区上设有N型重掺杂源区，在N型重掺杂源区彼此相邻接P型重掺杂源区。

如此设置，采用N型轻掺杂区和N型轻掺杂沟道区可以降低栅沟道比导通电阻、防止热退化效应和减小栅沟道漏电流。

进一步设置，在P型阱区和N型轻掺杂沟道区上设有栅结构区，该栅结构采用多晶硅材料和其中的绝缘介质采用高K绝缘材料，该高K绝缘材料是一种单质或者化合物或者几种相关薄膜叠加组成的材料。

如此设置，高K绝缘材料可以有效地改善栅极的漏电流效应。

进一步设置，N型/P型重掺杂源区引出发射极，栅结构引出栅极，P型重掺杂衬底下表面引出集电极，该发射极、集电极和栅极的金属电极采用金属铜材料或者铝材料。