一种双向MOS型器件及其制造方法技术

一种功率半导体器件及其制造方法，属于功率半导体器件技术领域。所述器件在有源区上层两端具有对称的平面栅MOS结构，在所述MOS结构之间具有U型复合漂移区，所述U型复合漂移区沿元胞中心左右对称。本发明专利技术通过形成的具有对称特性的U型复合漂移区和复合栅结构，在一定的元胞宽度下可获得高的器件击穿电压和低的导通压降/电阻特性，是一种双向对称的电场截止型器件；在IGBT工作模式时，是一种具有载流子存储层和场截止层的IGBT器件，在MOS工作模式时，是一种具有减小漂移区电阻高掺杂层和场截止层的MOS器件；通过所述U型复合漂移区和复合栅结构的复合作用，本发明专利技术结构不会发生器件的横向和纵向穿通击穿，具有高的耐压和低的导通压降/电阻特性。

【技术实现步骤摘要】
一种双向MOS型器件及其制造方法
本专利技术涉及功率半导体器件
，具体的说是涉及一种具有双向开关能力的横向功率半导体器件。
技术介绍
由于横向功率半导体器件的易集成特性，使其成为功率集成电路中的核心电子器件之一,在中小功率领域获得广泛的应用。电能变换是功率集成电路的基本功能之一，根据负载要求的不同，功率集成电路可以完成交流到直流(AC-DC)，直流到交流(DC-AC)，直流到直流(DC-DC)和交流到交流(AC-AC)的变换。AC-AC的变换可以采用间接变换即AC-DC-AC方式，也可以采用直接变换即AC-AC的方式。在传统的AC-DC-AC间接变换系统中，需要有大容值的连接电容(电压型变换)或大感值的连接电感(电流型变换)将两部分相对独立的变换系统相连，而大容值的电容和大感值的电感在集成电路中的实现是一大难以解决的问题，不仅需要占用较大的芯片面积而且获得的品质因素并不高；而通过外接大容值电容或大感值电感的方式则使功率集成电路的外部连接变的复杂，增加了电路的元器件数量及元器件之间的连线数量，增大了系统的体积和寄生效应，降低了系统的可靠性。AC-AC直接转换系统避免了传统AC-D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向MOS型器件，其元胞结构包括P型衬底(101)和设置在P型衬底(101)上表面的有源区；所述有源区包括漂移区和对称设置在漂移区上层两端的第一MOS结构和第二MOS结构；所述第一MOS结构包括第一P型体区(209)，设置于第一P型体区(209)中的第一P+体接触区(207)，设置于第一P型体区(209)中的第一N+源区(211)，设置在第一P型体区(209)上表面的第一金属电极(203)和第一栅结构；所述第一P+体接触区(207)与第一N+源区(211)相互独立，且上表面均与第一金属电极(203)相连；所述第一栅结构为平面栅结构，由第一平面栅介质(213)与设置在第一平面栅介质(213)...

【技术特征摘要】
1.一种双向MOS型器件，其元胞结构包括P型衬底(101)和设置在P型衬底(101)上表面的有源区；所述有源区包括漂移区和对称设置在漂移区上层两端的第一MOS结构和第二MOS结构；所述第一MOS结构包括第一P型体区(209)，设置于第一P型体区(209)中的第一P+体接触区(207)，设置于第一P型体区(209)中的第一N+源区(211)，设置在第一P型体区(209)上表面的第一金属电极(203)和第一栅结构；所述第一P+体接触区(207)与第一N+源区(211)相互独立，且上表面均与第一金属电极(203)相连；所述第一栅结构为平面栅结构，由第一平面栅介质(213)与设置在第一平面栅介质(213)上表面的第一栅电极(205)构成；所述第二MOS结构包括第二P型体区(210)，设置于第二P型体区(210)中的第二P+体接触区(208)，设置于第二P型体区(210)中的第二N+源区(212)，设置在第二P型体区(210)上表面的第二金属电极(204)和第二栅结构；所述第二P+体接触区(208)与第二N+源区(212)相互独立，且上表面均与第二金属电极(204)相连；所述第二栅结构为平面栅结构，由第二平面栅介质(214)与设置在第二平面栅介质(214)上表面的第二栅电极(206)构成；所述漂移区包括介质深槽(215)，对称设置在介质深槽(215)两侧的第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)，设置在介质深槽(215)下方的N型区(201)；所述第一P型体区(209)的下表面和侧面与第一高掺杂N型层(217)连接；所述第二P型体区(210)的下表面和侧面与第二高掺杂N型层(218)连接；所述第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)分别与介质深槽(215)上端的侧面连接；所述介质深槽(215)下端嵌入N型区(201)中,所述介质深槽(215)的中线、所述N型区(201)的中线与元胞中线重合；所述N型区(201)的上表面分别与第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)连接，其下表面与P型衬底(101)连接；所述介质深槽(215)的宽度和深度大于第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)的宽度和深度；所述介质深槽(215)嵌入N型区(201)中部分的深度大于介质深槽(215)的宽度，其嵌入N型区(201)中部分的深度还大于第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)的深度，其嵌入N型区(201)中部分的深度还大于介质深槽(215)底部与P衬底(101)之间的N型区(201)的深度；所述第一高掺杂N型层(217)与P型衬底(101)之间具有第一P型区(219)；所述第二高掺杂N型层(218)与P型衬底(101)之间具有第二P型区(220)；所述第一P型区(219)和第二P型区(220)对称设置在N型区(201)两侧并与N型区(201)的侧面连接；所述介质深槽(215)中靠近第一高掺杂N型层(217)的一侧设置有用于填充栅导电材料的第一填充槽(221)，靠近第二高掺杂N型层(218)的一侧设置有用于填充栅导电材料的第二填充槽(222)；所述第一填充槽(221)和第二填充槽(222)位置对称，且深度与宽度均小于介质深槽(215)的深度和宽度；所述第一填充槽(221)和第二填充槽(222)的深度均大于第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)的深度；所述第一填充槽(221)与第一栅电极(205)连接，所述第二填充槽(222)与第二栅电极(206)连接。2.根据权利要求1所述的一种双向MOS型器件，其特征在于，所述介质深槽(215)的底部与N型区(201)之间具有P型区(225)。3.根据权利要求1所述的一种双向MOS型器件，其特征在于，所述介质深槽(215)与N型区(201)之间具有P型区(225)；所述位于介质深槽(215)与N型区(201)之间的P型区(225)的顶部分别与第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)的底部连接。4.根据权利要求1所述的一种双向MOS型器件，其特征在于，所述P型衬底(101)与N型区(201)、第一P型区(219)以及第二P型区(220)之间具有N型层(103)。5.一种双向MOS型器件，其元胞结构包括P型衬底(101)、设置在P型衬底(101)上表面的介质埋层(102)和设置在介质埋层(102)上表面的有源区；所述有源区包括漂移区和对称设置在漂移区上层两端的第一MOS结构和第二MOS结构；所述第一MOS结构包括第一P型体区(209)，设置于第一P型体区(209)中的第一P+体接触区(207)，设置于第一P型体区(209)中的第一N+源区(211)，设置在第一P型体区(209)上表面的第一金属电极(203)和第一栅结构；所述第一P+体接触区(207)与第一N+源区(211)相互独立，且上表面均与第一金属电极(203)相连；所述第一栅结构为平面栅结构，由第一平面栅介质(213)与设置在第一平面栅介质(213)上表面的第一栅电极(205)构成；所述第二MOS结构包括第二P型体区(210)，设置于第二P型体区(210)中的第二P+体接触区(208)，设置于第二P型体区(210)中的第二N+源区(212)，设置在第二P型体区(210)上表面的第二金属电极(204)和第二栅结构；所述第二P+体接触区(208)与第二N+源区(212)相互独立，且上表面均与第二金属电极(204)相连；所述第二栅结构为平面栅结构，由第二平面栅介质(214)与设置在第二平面栅介质(214)上表面的第二栅电极(206)构成；所述漂移区包括介质深槽(215)，对称设置在介质深槽(215)两侧的第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型层(218)，设置在介质深槽(215)下方的N型区(201)；所述第一P型体区(209)的下表面和侧面与第一高掺杂N型层(217)连接；所述第二P型体区(210)的下表面和侧面与第二高掺杂N型层(218)连接；所述第一高掺杂N型层(217)和第二高掺杂N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金平，底聪，廖航，熊景枝，刘竞秀，李泽宏，任敏，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51