本发明专利技术公开了一种半导体功率器件的结构，包括以下特征：有源区的单元包含有至少一个深沟槽，至少一个浅沟槽，P型基区，N型区，N型基区，N+发射区，接触孔，层间介质，表面金属和钝化层等，在深沟槽底部至少有一掺杂区，在正向导通时，深沟槽底部的掺杂区能帮助增加表面载流子浓度，从而改善正向压降，又不增加关断时间。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种半导体功率器件的结构，包括以下特征：有源区的单元包含有至少一个深沟槽，至少一个浅沟槽，P型基区，N型区，N型基区，N+发射区，接触孔，层间介质，表面金属和钝化层等，在深沟槽底部至少有一掺杂区，在正向导通时，深沟槽底部的掺杂区能帮助增加表面载流子浓度，从而改善正向压降，又不增加关断时间。【专利说明】一种半导体功率器件的结构
本专利技术涉及一种半导体功率器件
，具体的说，涉及一种沟槽式功率场效应晶体管IGBT器件的结构。
技术介绍
1980年，美国RCA公司申请了第一个IGBT专利，1985年日本东芝公司做出了第一个工业用IGBT。从器件的物理结构上来说，它是非透明集电极穿通型IGBT，简称为穿通型IGBT (Punchthrough IGBT-缩写为 PT-1GBT)。于 1996 年，Motorola 公司发表了一篇文章描述有关制造非穿通IGBT的研究，侧重如何在薄硅片上制造集电极的工艺，所用的FZ N型硅片最薄只约有170um厚。翌年，Infineon公司也发表了用10um厚的FZ N型硅片做出600V的NPT-1GBT。99年左右，工业用新一代的IGBT开始投产，这种新一代的IGBT是一种高速开关器件，它不需要用重金属或辐照来减短器件中少子寿命，主要用的技术是超薄硅片工艺加上弱集电结或称为透明集电结，Infineon公司称之为场截止IGBT,接下来几年，各主要生产IGBT的公司都相继推出类似的产品。 IGBT主要的技术和性能(即电学参数)有⑴击穿电压，(2)正向压降，(3)开关特性，⑷短路安全区(SCSOA)，(5)反向偏置安全区(RBSOA)和(6)正向偏置安全区(FBSOA)等。正向压降是与开关速度相互矛盾的，即改良了正向压降便会伤害了开关速度的性能，如增加了 N—扩展层的空穴电子对密度，正向压降会变好，但贮存了更多的电荷会使关断时间增长，从而使关断速度变差。本专利技术的目标是使正向压降与开关速度之间的矛盾降至最低，如降低正向压降时，把对开关速度的不良影响降至最低。 为了降低关断时间，间接地增加频率容量和减少关断时间，同时不大增加正向压降，设计者需要优化注入器件内部的电荷分布，使在正向导通时，IGBT器件内部载流子的分布如图1所示，即在发射极端载流子浓度要高，在集电极端载流子浓度要低。场截止IGBT的背面结构能提供有效机制，使在正向导通时，背面弱集电极载流子浓度较少，关断时，能有效快速地把体内载流子清除。 薄硅片工艺加上背面透明集电结可以用来有效地控制器件背部电荷的浓度和分布，对靠近表面部分电荷的浓度和分布影响相对较小，要影响器件靠近表面部分电荷的浓度和分布，最有效和容易的方法是使用器件表面的单元结构，提高器件表面部分载流子的浓度可以减少正向压降，最近(2010年后)有几个新的表面单元结构被用来改善正向压降，它们有如下几个方案: 方案一: 如图2所示，它与一般常用的沟槽IGBT相比，它的沟槽底部比沟槽上部为大，底部沟槽壁之间的距离可小于0.3 μ m。 方案二: 如图3所示，与一般的沟槽IGBT相比，它的特别之处是在P型基区下有一 N型区5，N型区下有一 P型区6，这P型区6没有被连接至表面的发射电极。 方案三: 使用超精细的基本结构单元，一般的沟槽IGBT单元尺寸大于3.0 μ m，这种超精细的结构单元尺寸可小于1.0 μ m。 以上几种方案都可达到增加表面载流子浓度，从而改善正向压降，又不增加关断时间，但他们都有一些缺点，方案一和方案二的工艺制备比较复杂，不利于成本和制造，方案三会使栅电容增大，这会增加驱动电路的功耗，他们这些缺点有待改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一新的器件结构使正向压降与开关速度之间的矛盾降至最低，如降低正向压降时，把对开关速度的不良影响降至最低，而且工艺制备比较简单又可减少栅电容，本专利技术有如下不同的实施例: 实施例(I):参考图4，器件单元含有至少两种不同深度的沟槽:它们是深沟槽和浅沟槽。深沟槽的宽度范围为0.5 μ m至3.0 μ m，深度为3 μ m至10 μ m，浅沟槽的宽度范围为0.3μπ?至2.Ομ--，深度为0.8至4μπ?。沟槽内壁附有氧化层并填入导电材料如高掺杂的多晶硅，在深沟槽底部有一 P型区，这P型区浓度为3e14Cm_3至5e16Cm_3，较N型基区为浓，N型基区的浓度范围为3e13Cm_3至3e14Cm_3，深沟槽底部的P型区是由注入P型掺杂剂至深沟槽底部经高温扩散后形成。每一深沟槽底部的P型区的外边界与邻近深沟槽底的P型区的外边界的距离19少于3.0 μ m，但不少于0.1 μ m，深沟槽内的导电材料被连接至表面发射电极。深沟槽与深沟槽之间有P型基区，有接触孔，接触孔可由接触孔沟槽组成，P型基区表面靠近浅沟槽处有N+区。有接触孔把N+发射区与P型区连接至表面发射电极。深沟槽与深沟槽之间的浅沟槽为栅极沟槽，栅极沟槽内壁的氧化层为栅氧化层，栅极沟槽会穿过表面的N+发射区和P型基区，延伸至P型基区底下的N型基区处，当栅极沟槽的电压高于阈值电压时，栅极沟槽壁与P型基区交界处会形成电子沟道把表面的N+区与P型基区底下的N型基区连接起来，若此时背面的集电极比表面的发射极电压大过约0.6V时，器件便可导通。 其他实施例:参考图5至10，本专利技术可有多种实施例，除了以上所述的一种，其它实施例可以通过以上第一实施例中的一些单元构件的变化来形成，其中的构件包括有(i)深沟槽底部的掺杂区，(ii)深沟槽与深沟槽之间的P型基区和(iii)浅沟槽。不同构件的组合可以形成不同的实施例，现把主要的构件变化介绍如下: 深沟槽构件的变化:(i)深沟槽底部有一 P型区，这P型区浓度为3e14Cm_3至5e16cm_3，较N型基区为浓，N型基区的浓度范围为3e13cm_3至3e14cm_3，深沟槽底部的P型区是由注入P型掺杂剂至深沟槽底部经高温扩散后形成。每一深沟槽底部的P型区的外边界与邻近深沟槽底的P型区的外边界的距离少于3.0 μ m，但不少于0.1 μ m，深沟槽内的导电材料被连接至表面发射电极。(ii)深沟槽底部有一 N型区，这N型区浓度为3e14CnT3至5e16Cm_3，较N型基区为浓，深沟槽底部的N型区是由注入N型掺杂剂至深沟槽底部经高温扩散后形成，每一深沟槽底的N型区的边界与邻近深沟槽底的N型区的边界的距离范围少于2.0 μ m，也可以少于O μ m，即有部分重叠，深沟槽内的导电材料被连接至表面发射电极。(iii)深沟槽底部有一 N型区和P型区，其中P型区在N型区内，这N型区和P型区都是由注入N型掺杂质和P型掺杂质至深沟槽底部经高温扩散而成，N型区和P型区形成后，N型区的浓度为3e14cm_3至5e16cm_3,P型区的浓度为3e14cm_3至5e16cm_3,深沟槽内的导电材料被连接至表面发射电极。 P型基区构件的变化:(i)深沟槽与深沟槽之间的P型基区全部被连接至表面发射电极，(?)深沟槽与深沟槽之间有P型基区，其中有部分P型基区表面有N+区，这些P型区没有被连接到表面发射电极，(iii)深沟槽与深沟槽之间有P型基区，其中有部分P型基区表面没有N+区本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体功率器件的结构包括以下部分： (1)有源区和终端区； (2)有源区基本单元包含有(i)至少一个深沟槽，(ii)至少一个浅沟槽，(iii)P型基区，(iv)N型区，(v)N型基区(vi)N+发射区，(vii)接触孔，(viii)层间介质，(ix)表面金属和(x)钝化层等。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏冠创，
申请(专利权)人：深圳市力振半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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