一种反并联二极管的沟槽型制造技术

本发明专利技术提供一种反并联二极管的沟槽型

【技术实现步骤摘要】
一种反并联二极管的沟槽型IGBT器件及其制作方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制造
，涉及一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件及其制作方法
。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极晶体管
(Insulated Gate Bipolar Transistor
，简称
IGBT)
作为金属氧化物半导体场效应晶体管
(MOSFET)
与双极结型晶体管
(BJT)
的结合体，属于复合全控型电压驱动是半导体器件，具有饱和电压低
、
电流密度大
、
驱动功率小等优点，作为中
、
大功率电力电子设备的主导功率器件
。
[0003]由于电压驱动型电力电子器件负载通常为感性负载
(
不允许电流突变
)
，在电子器件关断时，感性负载中的电流并不是随之突然消失，对于
MOSFET
而言，其内部结构中具有体二极管，某些情况下可以使用体二极管续流而不需要额外反并联二极管，但是，
IGBT
器件却没有寄生体二极管，通常情况下需要反并联二极管从而利用该二极管为感性负载中的电流提供通道，从而避免极高的感生电压产生以保护
IGBT
器件不被击穿损坏
。
因此，正常
IGBT
会搭配一个二极管进行封装，一方面，由于不同晶圆厂的产品类型或工艺等差异，
IGBT
芯片与二极管芯片是在不同晶圆厂进行生产，会涉及到两种芯片的供应从而影响两个芯片的数量搭配；另一方面，在将
IGBT
芯片与二极管芯片进行组合封装时，需要保证两个芯片之间保持一定的间距，会对封装框架的面积利用率造成影响并最终影响到芯片尺寸设计，不利于实现芯片小型化
。
目前，
RC
‑
IGBT
通过将
IGBT
芯片与
FED
芯片合并为一个芯片，使两者元胞区重叠而终端区共用，从而减小终端部分的面积以降低芯片尺寸，但是，在
RC
‑
IGBT
制作过程中会额外增加光刻层数和版图设计，影响制作工艺难度和成本
。
[0004]因此，如何提供一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件及其制作方法，以实现反并联二极管为
IGBT
提供反向电流通道的同时，不会影响封装体的框架面积和器件制作成本，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题
。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚
、
完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的
。
不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知
。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件及其制作方法，用于解决现有技术中制作反并联二极管
IGBT
器件时需要额外搭配一个二极管芯片导致封装体面积利用率低影响芯片尺寸或需额外增加光刻层数和版图设计而影响制作工艺难度等问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，包括：
[0008]半导体层，包括第一导电类型漂移层及位于所述第一导电类型漂移层下方的第二
导电类型注入层，所述第一导电类型漂移层包括元胞区；
[0009]至少一元胞，位于所述元胞区，所述元胞包括沟槽栅及位于所述沟槽栅一侧的第二导电类型阱区及第一导电类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区位于所述第二导电类型阱区的上表层；
[0010]第一导电类型阱区，位于所述第一导电类型漂移层且环绕所述元胞区设置，所述第一导电类型阱区
、
所述第一导电类型漂移层及所述第二导电类型阱区构成
PIN
二极管；
[0011]第一金属层，位于所述半导体层上方，所述第一金属层包括间隔设置的第一金属及第二金属，所述第一金属还垂向贯穿所述第一导电类型掺杂区以与所述第二导电类型阱区电连接，所述第二金属与所述第二导电类型阱区电连接；
[0012]第二金属层，位于所述半导体层下方，所述第二金属层与所述第二导电类型注入层电连接并与所述第二金属电连接
。
[0013]可选地，所述半导体层还包括场截止层，所述场截止层位于所述第一导电类型漂移层及所述第二导电类型注入层之间
。
[0014]可选地，所述第一导电类型漂移层还包括终端区，所述终端区位于所述元胞区的外围且所述第一导电类型阱区位于所述终端区背离所述元胞区的一侧
。
[0015]可选地，所述
IGBT
器件还包括至少一场限环，所述场限环位于所述终端区的上表层，且所述第一金属层还包括至少一第三金属，所述第三金属与所述第一金属及所述第二金属均间隔设置且所述第三金属与所述场限环电连接
。
[0016]可选地，所述
IGBT
器件还包括截止环，所述截止环位于所述第一导电类型掺杂区的上表层且所述截止环还位于所述终端区与所述第一导电类型阱区之间，所述第一金属层还包括第四金属，所述第四金属与所述第一金属
、
所述第二金属及所述第三金属均间隔设置且所述第四金属与所述截止环电连接
。
[0017]可选地，所述
IGBT
器件还包括隔离介质层及钝化层，所述隔离介质层位于所述半导体层的上方且所述第一金属层的至少一部分嵌入所述隔离介质层中，所述钝化层位于所述隔离介质层上方且覆盖所述第一金属层
。
[0018]可选地，所述沟槽栅包括沟槽及填充于所述沟槽中的栅极多晶硅，所述第一金属层还包括第五金属，所述第五金属与所述第一金属及所述第二金属间隔设置且所述第五金属与所述栅极多晶硅电连接
。
[0019]本专利技术提供一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件的制作方法，包括以下步骤：
[0020]提供一半导体层，所述半导体层包括第一导电类型漂移层及位于所述第一导电类型漂移层下方的第二导电类型注入层，所述第一导电类型漂移层包括元胞区；
[0021]形成第一导电类型阱区及至少一元胞于所述第一导电类型漂移层，所述元胞位于所述元胞区，所述第一导电类型阱区环绕所述元胞区设置，所述元胞包括沟槽栅及位于所述沟槽栅一侧的第二导电类型阱区及第一导电类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区位于所述第二导电类型阱区的上表层，其中，所述第一导电类型阱区
、
所述第一导电类型漂移层及所述第二导电类型阱区构成
PIN
二极管；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于，包括：半导体层，包括第一导电类型漂移层及位于所述第一导电类型漂移层下方的第二导电类型注入层，所述第一导电类型漂移层包括元胞区；至少一元胞，位于所述元胞区，所述元胞包括沟槽栅及位于所述沟槽栅一侧的第二导电类型阱区及第一导电类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区位于所述第二导电类型阱区的上表层；第一导电类型阱区，位于所述第一导电类型漂移层且环绕所述元胞区设置，所述第一导电类型阱区
、
所述第一导电类型漂移层及所述第二导电类型阱区构成
PIN
二极管；第一金属层，位于所述半导体层上方，所述第一金属层包括间隔设置的第一金属及第二金属，所述第一金属还垂向贯穿所述第一导电类型掺杂区以与所述第二导电类型阱区电连接，所述第二金属与所述第二导电类型阱区电连接；第二金属层，位于所述半导体层下方，所述第二金属层与所述第二导电类型注入层电连接并与所述第二金属电连接
。2.
根据权利要求1所述的反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于：所述半导体层还包括场截止层，所述场截止层位于所述第一导电类型漂移层及所述第二导电类型注入层之间
。3.
根据权利要求1所述的反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于：所述第一导电类型漂移层还包括终端区，所述终端区位于所述元胞区的外围且所述第一导电类型阱区位于所述终端区背离所述元胞区的一侧
。4.
根据权利要求3所述的反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于：所述
IGBT
器件还包括至少一场限环，所述场限环位于所述终端区的上表层，且所述第一金属层还包括至少一第三金属，所述第三金属与所述第一金属及所述第二金属均间隔设置且所述第三金属与所述场限环电连接
。5.
根据权利要求1所述的反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于：所述
IGBT
器件还包括截止环，所述截止环位于所述第一导电类型掺杂区的上表层且所述截止环还位于所述终端区与所述第一导电类型阱区之间，所述第一金属层还包括第四金属，所述第四金属与所述第一金属
、
所述第二金属及所述第三金属均间隔设置且所述第四金属与所述截止环电连接
。6.
根据权利要求1所述的反并联二极管的沟槽型
IGBT
器件，其特征在于：所述
IGBT
器件还包括隔离介质层及钝化层，所述隔离介质层位于所述半导体层的上方且所述第一金属层的至少一部分嵌入所述隔离介质层中，所述钝化层位于所述隔离介质层上方且覆盖所述第一金属层
...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓伟，柴展，罗杰馨，
申请(专利权)人：上海功成半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：