The invention provides a floating zone with low conductivity on resistance of SiC IGBT device and preparation method, including the source, source regions of a first conductivity type contact second conductivity type, a base region, a second conductive type heavily doped base region, polysilicon gate, gate dielectric, groove, second conductive type gate oxide protection zone, second conductive the type of floating zone, the first conductivity type drift region, a second conductive type substrate and drain. The invention moves to second conductivity type gate oxide protection zone, the space charge region introduced on electronic devices therefore hinder the reduced conduction resistance decreased; the second conductive type floating zone into the new electric field peak in the drift region, at the same time to the shielding effect on device oxide field, thus improve the breakdown voltage.
【技术实现步骤摘要】
一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件与制备方法
本专利技术属于微电子和电力电子的碳化硅功率器件领域,特别涉及一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件与制备方法。
技术介绍
宽禁带半导体碳化硅因其禁带宽度大、高热导率、高击穿场强、高电子饱和速度以及强抗辐射性,使得碳化硅功率半导体器件能够应用于高温、高压、高频以及强辐射的工作环境下。在功率电子领域,IGBT因其存在电导调制效应,导通电阻小,广泛应用与高压领域。但是在IGBT中,栅氧直接暴露于漂移区中,其栅氧拐角处电场集中。SiC的介电常数是SiO2介电常数的2.5倍,在关断状态,根据高斯定理,SiO2层所承受的耐压应该是漂移区SiC的2.5倍,这使得栅氧拐角处在没有达到SiC临界击穿电场时栅氧已经被提前击穿,器件可靠性下降。为解决栅氧提前击穿的情况,一种带P+型栅氧保护区的碳化硅IGBT已经被提出,该结构利用P+栅氧保护区对栅氧进行保护,使得高电场由P+栅氧保护区与N型漂移区形成的P-N结承担,降低了栅氧电场。但是随着P+栅氧保护区的引入,其在漂移区中形成的耗尽区严重影响电子的向下传输,使得器件导通电阻变大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件与制备方法,内置浮空区,且第二导电类型栅氧保护区下移,克服了带第二导电类型栅氧保护区的碳化硅IGBT结构导通电阻较大的缺陷,同时,第二导电类型浮空区引入新电场峰,增加了器件的击穿电压。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,包括:第二导电类型多 ...
【技术保护点】
一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,包括:第二导电类型多晶硅栅极(6);设置在第二导电类型多晶硅栅极(6)上方的第一导电类型多晶硅栅极(5);包裹第二导电类型多晶硅栅极(6)的槽栅介质(7);设置在槽栅介质(7)两侧的对称结构的源极(1);设置在源极(1)底部的第一导电类型源接触区(2)、第二导电类型基区(3)和重掺杂第二导电类型基区(4);自上而下依次设置在槽栅介质(7)下方的第一导电类型漂移区(10)、第二导电类型衬底(11)以及漏极(12);其特征在于,所述第一导电类型漂移区(10)设置有第二导电类型栅氧保护区(9),所述第二导电类型栅氧保护区(9)两侧设有第二导电类型浮空区(8)。
【技术特征摘要】
1.一种带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,包括:第二导电类型多晶硅栅极(6);设置在第二导电类型多晶硅栅极(6)上方的第一导电类型多晶硅栅极(5);包裹第二导电类型多晶硅栅极(6)的槽栅介质(7);设置在槽栅介质(7)两侧的对称结构的源极(1);设置在源极(1)底部的第一导电类型源接触区(2)、第二导电类型基区(3)和重掺杂第二导电类型基区(4);自上而下依次设置在槽栅介质(7)下方的第一导电类型漂移区(10)、第二导电类型衬底(11)以及漏极(12);其特征在于,所述第一导电类型漂移区(10)设置有第二导电类型栅氧保护区(9),所述第二导电类型栅氧保护区(9)两侧设有第二导电类型浮空区(8)。2.根据权利要求1所述带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,其特征在于,所述第一导电类型源接触区(2)与源极(1)的下部、第二导电类型基区(3)的上部以及重掺杂第二导电类型基区(4)的侧面接触,所述重掺杂第二导电类型基区(4)与源极(1)的下部、第一导电类型源接触区(2)的侧面以及第二导电类型基区(3)的侧面接触;重掺杂第二导电类型基区(4)的厚度等于第一导电类型源接触区(2)和第二导电类型基区(3)的厚度之和,所述槽栅介质(7)包裹第二导电类型多晶硅栅极(6)的底部和侧面。3.根据权利要求1所述带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,其特征在于,所述第二导电类型浮空区(8)与第二导电类型栅氧保护区(9)深度相同,为0.3μm-2.5μm,所述第二导电类型浮空区(8)与第二导电类型栅氧保护区(9)厚度相同,为0.1μm-0.5μm,所述第二导电类型浮空区(8)与第二导电类型栅氧保护区(9)掺杂浓度相同,为5×1017cm-3-1×1019cm-3。4.根据权利要求1所述带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,其特征在于,所述槽栅介质(7)为SiO2,经热氧化工艺形成,第一导电类型多晶硅栅极(5)和第二导电类型多晶硅栅极(6)通过淀积充满整个沟槽结构。5.根据权利要求1所述带浮空区的低导通电阻碳化硅IGBT器件,其特征在于,所述第二导电类型衬底(11)是厚度为100μm-500μm,掺杂浓度为1×1019cm-3-1×1020cm-3碳化硅衬底片,所述第一导电类型漂移区(10)厚度为10μm-30...
【专利技术属性】
技术研发人员:张安平,田凯,祁金伟,杨明超,陈家玉,王旭辉,曾翔君,李留成,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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