一种双向IGBT器件及其制造方法技术

技术编号:13558042 阅读:76 留言:0更新日期:2016-08-19 02:33
一种双向IGBT器件及其制造方法,属于功率半导体器件技术领域。本发明专利技术通过在器件的正背面采用宽的沟槽宽度并在沟槽内栅电极的底部引入与金属电极相连的电极,在不影响IGBT器件阈值电压和开通的情况下,实现了对称的正、反向特性,提高了双向IGBT器件正、反向的开关速度,降低器件的开关损耗;改善了整个N型漂移区的载流子浓度分布,改善了正向导通压降和开关损耗的折中;减小了器件的饱和电流密度,改善了器件的短路安全工作区,改善了沟槽底部电场的集中,提高了器件的击穿电压,进一步提高了器件的可靠性;本发明专利技术提供的制作方法通过两次电极填充工艺填充沟槽,工艺难度小,与传统双向IGBT的制作方法兼容。

【技术实现步骤摘要】
201610264184

【技术保护点】
一种双向IGBT器件,包括两个对称设置于N型漂移区(10)正反两面的N沟道MOS结构;所述正面MOS结构包括正面金属电极(1)、正面N+发射区(5)、正面P+发射区(6)、正面P型基区(7)、正面N型层(8)和正面沟槽栅结构;所述正面P型基区(7)位于正面N型层(8)上表面,正面N+发射区(5)和正面P+发射区(6)并列位于正面P型基区(7)上表面;正面N+发射区(5)和正面P+发射区(6)的上表面与正面金属电极(1)连接;所述背面MOS结构包括背面金属电极21、背面N+发射区(25)、背面P+发射区(26)、背面P型基区(27)、背面N型层(28)和背面沟槽栅结构;其特征在于,所述正面沟槽栅结构位于正面MOS结构的中部并沿器件垂直方向依次贯穿正面N+发射区(5)、正面P型基区(7)和正面N型层(8);所述正面沟槽栅结构包括正面第一介质层(2)、正面栅电极(3)、正面底部电极(13)、正面栅介质层(41)、正面第二介质层(42)、正面第三介质层(43);所述正面底部电极(13)位于两侧的正面N型层(8)之间且正面底部电极(13)上表面的深度小于正面N型层(8)的结深,正面底部电极(13)下表面的深度大于正面N型层(8)的结深;所述正面底部电极的侧面和底面通过正面第二介质层(42)分别与正面N型层(8)和N型漂移区(10)隔离;所述正面底部电极(13)上表面中部与正面金属电极(1)连接;所述正面底部电极(13)上表面两侧与正面金属电极(1)之间具有正面栅电极(3),所述正面栅电极(3)底部深度大于正面P型基区(7)的结深;所述正面栅电极(3)通过正面第一介质层(2)与正面金属电极(1)隔离,正面栅电极(3)通过正面第三介质层(43)与正面底部电极(13)隔离,正面栅电极(3)通过正面栅介质层(41)与正面N+发射区(5)、正面P型基区(7)和正面N型层(8)隔离;所述背面沟槽栅结构包括背面第一介质层(22)、背面栅电极23、背面底部电极(213)、背面栅介质层(241)、背面第二介质层(242)、背面第三介质层(243);所述背面MOS结构与正面MOS结构沿N型漂移区(10)横向中线上下对称设置。...

【技术特征摘要】
1.一种双向IGBT器件,包括两个对称设置于N型漂移区(10)正反两面的N沟道MOS结构;所述正面MOS结构包括正面金属电极(1)、正面N+发射区(5)、正面P+发射区(6)、正面P型基区(7)、正面N型层(8)和正面沟槽栅结构;所述正面P型基区(7)位于正面N型层(8)上表面,正面N+发射区(5)和正面P+发射区(6)并列位于正面P型基区(7)上表面;正面N+发射区(5)和正面P+发射区(6)的上表面与正面金属电极(1)连接;所述背面MOS结构包括背面金属电极21、背面N+发射区(25)、背面P+发射区(26)、背面P型基区(27)、背面N型层(28)和背面沟槽栅结构;其特征在于,所述正面沟槽栅结构位于正面MOS结构的中部并沿器件垂直方向依次贯穿正面N+发射区(5)、正面P型基区(7)和正面N型层(8);所述正面沟槽栅结构包括正面第一介质层(2)、正面栅电极(3)、正面底部电极(13)、正面栅介质层(41)、正面第二介质层(42)、正面第三介质层(43);所述正面底部电极(13)位于两侧的正面N型层(8)之间且正面底部电极(13)上表面的深度小于正面N型层(8)的结深,正面底部电极(13)下表面的深度大于正面N型层(8)的结深;所述正面底部电极的侧面和底面通过正面第二介质层(42)分别与正面N型层(8)和N型漂移区(10)隔离;所述正面底部电极(13)上表面中部与正面金属电极(1)连接;所述正面底部电极(13)上表面两侧与正面金属电极(1)之间具有正面栅电极(3),所述正面栅电极(3)底部深度大于正面P型基区(7)的结深;所述正面栅电极(3)通过正面第一介质层(2)与正面金属电极(1)隔离,正面栅电极(3)通过正面第三介质层(43)与正面底部电极(13)隔离,正面栅电极(3)通过正面栅介质层(41)与正面N+发射区(5)、正面P型基区(7)和正面N型层(8)隔离;所述背面沟槽栅结构包括背面第一介质层(22)、背面栅电极23、背面底部电极(213)、背面栅介质层(241)、背面第二介质层(242)、背面第三介质层(243);所述背面MOS结构与正面MOS结构沿N型漂移区(10)横向中线上下对称设置。2.根据权利要求1所述的一种双向IGBT器件,其特征在于,所述正面底部电极(13)的宽度大于位于其正上方的沟槽栅结构的宽度并延伸入正面N型层(8)中,使正面沟槽栅结构呈倒“T”字形;所述背面MOS结构与正面MOS结构沿N型漂移区(10)横向中线上下对称设置。3.根据权利要求2所述的一种双向IGBT器件,其特征在于,所述正面底部电极(13)与正面P型基区(7)下表面之间的正面N型层(8)中具有正面N+层(14),所述正面N+层(14)的侧面与正面栅介质层(41)连接,所述正面N+层(14)的浓度大于正面N型层(8)的浓度;所述背面底部电极(213)与背面P型基区(27)下表面之间的背面N型层(28)
\t中具有背面N+层(214),所述背面N+层214的侧面与背面栅介质层(241)连接,所述背面N+层(214)的浓度大于背面N型层(28)的浓度。4.一种双向IGBT器件的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:选取两片参数与规格相同的N型轻掺杂单晶硅片作为器件的N型漂移...

【专利技术属性】
技术研发人员:张金平刘竞秀李泽宏任敏张波李肇基
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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