可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种屏蔽栅功率器件，尤其是一种可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件。按照本实用新型专利技术提供的技术方案，所述可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，其中，元胞区包括若干并联分布的元胞，元胞采用SGT结构，所述SGT结构包括元胞沟槽；还包括设置于所述元胞区内的Pt注入层，所述Pt注入层横贯元胞区，元胞沟槽贯穿所述Pt注入层，且Pt注入层的下表面位于元胞的元胞沟槽的槽底上方，Pt注入层的上表面位于第二导电类型基区的下方。能降低反向恢复时间，提升功率器件的抗EMI能力，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件


[0001]本技术涉及一种屏蔽栅功率器件，尤其是一种可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件。

技术介绍

[0002]对于N型功率半导体器件，一般会同时存在一N型外延层以及对应的P型体区，其中，P型体区与N型外延层的界面部可形成一PN结，通过所述PN结即形成功率半导体器件的体二极管。
[0003]功率半导体器件工作时，在正向导通到反向截止的转换过程中，由于体二极管会储存很高的反向恢复电荷，造成功率器件的反向恢复时间变长。由于反向恢复时间的存在，影响着功率器件的开关频率。与此同时，与PCB(Printed Circuit Board)的寄生电感，将会产生电压尖峰，进一步造成栅极电压扰动，影响器件抗EMI(Electromagnetic Interference)能力。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，其能降低反向恢复时间，提升功率器件的抗EMI能力，安全可靠。
[0005]按照本技术提供的技术方案，所述可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，其中，元胞区包括若干并联分布的元胞，元胞采用SGT结构，所述SGT结构包括元胞沟槽；
[0006]还包括设置于所述元胞区内的Pt注入层，所述Pt注入层横贯元胞区，元胞沟槽贯穿所述Pt注入层，且Pt注入层的下表面位于元胞的元胞沟槽的槽底上方，Pt注入层的上表面位于第二导电类型基区的下方。
[0007]所述半导体基板包括第一导电类型衬底以及位于所述第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，元胞区内的元胞沟槽制备于所述第一导电类型外延层内；
[0008]第二导电类型基区以及Pt注入层均制备于所述第一导电类型外延层内。
[0009]所述SGT结构还包括制备于元胞沟槽内的屏蔽栅结构，所述屏蔽栅结构包括栅极多晶硅以及源极多晶硅，其中，所述栅极多晶硅与源极多晶硅在元胞沟槽内为上下分布或左右分布；
[0010]第二导电类型基区的下表面位于栅极多晶硅下端部的上方。
[0011]在元胞沟槽内设置沟槽绝缘氧化层，所述沟槽绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的侧壁以及底壁，且栅极多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与源极多晶硅绝缘隔离。
[0012]还包括用于覆盖元胞沟槽槽口的绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖在第一导电类型外延层上，在所述第一导电类型外延层上设置正面金属电极；
[0013]所述正面金属电极包括源极金属，所述源极金属与源极多晶硅、第二导电类型基区以及位于所述第二导电类型基区内的第一导电类型源区电连接，第一导电类型源区以及
第二导电类型基区均与相应元胞沟槽的外侧壁接触。
[0014]还包括源极接触孔，所述源极接触孔贯通绝缘介质层，源极金属填充在源极接触孔内，且通过填充于源极金属孔内的源极金属与第一导电类型源区以及第二导电类型基区欧姆接触。
[0015]所述Pt注入层包括若干Pt注入扩散区，一Pt注入扩散区与一源极接触孔正对应，Pt注入扩散区位于所对应源极接触孔的正下方。
[0016]对任一Pt注入扩散区，包括与源极接触孔正对应的中间注入扩散区以及位于所述中间区域两侧的侧边注入扩散区，其中，中间注入扩散区的注入扩散浓度大于侧边注入扩散区的注入扩散浓度。
[0017]还包括制备于半导体基板背面的背面电极结构，通过所述背面电极结构使得功率器件为IGBT器件或MOSFET器件。
[0018]所述半导体基板包括硅基板。
[0019]所述绝缘介质层包括氮化硅层。
[0020]所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型功率半导体器件，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型功率半导体器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型功率半导体器件正好相反。
[0021]本技术的优点：在元胞区设置Pt注入层，在功率半导体器件反向恢复过程中，利用所述Pt注入层能俘获电子和空穴，在俘获电子和空穴后，可以降低反向恢复时间。此外，利用Pt注入层降低反向恢复时间后，能改善功率半导体器件工作时的电压电流振荡，提升功率器件的抗EMI能力。
附图说明
[0022]图1为本技术屏蔽栅功率器件的一种实施剖视图。
[0023]附图标记说明：1
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N型衬底、2
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N型外延层、3
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元胞沟槽、4
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沟槽绝缘氧化层、5
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Pt注入层、6
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P型基区、7
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源极金属、8
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绝缘介质层、9
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N+源区、10
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源极多晶硅、11
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栅极多晶硅以及12
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源极接触孔。
具体实施方式
[0024]下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。
[0025]如图1所示：为了能降低反向恢复时间，提升功率器件的抗EMI能力，以N型功率半导体器件为例，本技术包括具有N型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，其中，元胞区包括若干并联分布的元胞，元胞采用SGT结构，所述SGT结构包括元胞沟槽3；
[0026]还包括设置于所述元胞区内的Pt注入层5，所述Pt注入层5横贯元胞区，元胞沟槽3贯穿所述Pt注入层5，且Pt注入层5的下表面位于元胞的元胞沟槽5的槽底上方，Pt注入层5的上表面位于P型基区6的下方。
[0027]具体地，所述半导体基板包括硅基板，当然，半导体基板还可以采用其他的材料形式，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。元胞区一般制备于半导体基板的中心区，具体与现有相一致。元胞区内包括若干并联分布的元胞，本技术实施例中，元胞采用SGT结
构，具体地，所述SGT结构包括元胞沟槽3，当然，还需要在元胞沟槽3内设置屏蔽栅结构，以形成所需的SGT结构，所形成的SGT(Shield Gate Trench)结构的具体情况可根据需要选择，以能满足实际的要求为准。
[0028]本技术实施例中，在元胞区内还设置Pt注入层5，Pt注入层5可以通过将Pt注入扩散退火后形成，Pt注入层5横贯元胞区，即在整个元胞区内均设置Pt注入层5。在设置Pt注入层5后，元胞沟槽3贯穿所述Pt注入层5，即元胞沟槽3垂直穿过所述Pt注入层5，因此，Pt注入层5与元胞区内元胞沟槽3的外侧壁接触。具体实施时，Pt注入层5的下表面位于元胞的元胞沟槽5的槽底上方，Pt注入层5的上表面位于P型基区6的下方。
[0029]具体实施时，在设置Pt注入层5后，在功率半导体器件反向恢复过程中，利用所述Pt注入层5能俘获电子和空穴，在俘获电子和空穴后，可以降低反向恢复时间。此外，利用Pt注入层5降低反向恢复时间后，能改善功率半导体器件工作时的电压电流振荡，提升功率器件的抗EMI能力。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，包括具有第一导电类型的半导体基板以及制备于所述半导体基板中心区的元胞区，其中，元胞区包括若干并联分布的元胞，元胞采用SGT结构，所述SGT结构包括元胞沟槽；其特征是：还包括设置于所述元胞区内的Pt注入层，所述Pt注入层横贯元胞区，元胞沟槽贯穿所述Pt注入层，且Pt注入层的下表面位于元胞的元胞沟槽的槽底上方，Pt注入层的上表面位于第二导电类型基区的下方。2.根据权利要求1所述的可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，其特征是：所述半导体基板包括第一导电类型衬底以及位于所述第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，元胞区内的元胞沟槽制备于所述第一导电类型外延层内；第二导电类型基区以及Pt注入层均制备于所述第一导电类型外延层内。3.根据权利要求2所述的可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，其特征是：所述SGT结构还包括制备于元胞沟槽内的屏蔽栅结构，所述屏蔽栅结构包括栅极多晶硅以及源极多晶硅，其中，所述栅极多晶硅与源极多晶硅在元胞沟槽内为上下分布或左右分布；第二导电类型基区的下表面位于栅极多晶硅下端部的上方。4.根据权利要求3所述的可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，其特征是：在元胞沟槽内设置沟槽绝缘氧化层，所述沟槽绝缘氧化层覆盖元胞沟槽的侧壁以及底壁，且栅极多晶硅通过沟槽绝缘氧化层与源极多晶硅绝缘隔离。5.根据权利要求3所述的可快速反向恢复的屏蔽栅功率器件，其特征是：还包括用于覆盖元胞沟槽槽口的绝缘介质层，所述绝缘介质层覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐真逸，杨飞，吴凯，张广银，朱阳军，
申请(专利权)人：江苏芯长征微电子集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：