專利名稱：一種雙陽極短接的igbt器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會對于電子電力中最具有優(yōu)勢的功率器件要求不斷提高，而作為功率器件代表之一的絕緣柵雙極性晶體管擁有的優(yōu)勢被廣泛關(guān)注。絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)由雙極性晶體管和功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管組成，由于具有電壓控制、導(dǎo)通壓降低、輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單、安全工作區(qū)寬等特點(diǎn)， 被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、逆變器、電磁爐等，以及要求快速低損耗的領(lǐng)域。傳統(tǒng)的非穿通型(NPT) IGBT(結(jié)構(gòu)如圖1所示)具有高耐壓特點(diǎn)，但其正向?qū)▔航迪鄬Υ┩ㄐ?PT)IGBT較高。為了降低正向?qū)▔航?，需要提高空穴發(fā)射效率，增強(qiáng)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，故需把陽極P+區(qū)2的濃度和厚度提高。但此舉會引入新的弊端，在關(guān)斷過程中， N-漂移區(qū)內(nèi)的電子要克服一定的勢壘才能被集電極所抽取。而N-漂移區(qū)3內(nèi)大部分電子空穴對只能通過復(fù)合才能消失，使得非穿通型IGBT功耗和電流拖尾都會增大。并且，非穿通型IGBT晶體管的實(shí)際關(guān)斷損耗要比由通常所定義的關(guān)斷損耗所得的計(jì)算值要大得多。 但是這種NPT型IGBT也具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)呈現(xiàn)出電壓正溫度系數(shù)；在IGBT應(yīng)用特別是并聯(lián)使用的時候，具有很大的優(yōu)勢。為了改善NPT-IGBT關(guān)斷性質(zhì)，研究者們提出了很多新結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)(PA. Gough, M. R. Simpson, and V. Rumenik, “ Fast switching lateral insulated gate transistor, "in IEEE IEDM Tech. Dig, 1986，pp. 218-221)中提到利用陽極短路結(jié)構(gòu)(Short-Anoded IGBT，如圖2所示)實(shí)現(xiàn)正向?qū)▔航岛完P(guān)斷損耗的折衷，該器件結(jié)構(gòu)的陽極區(qū)由并排的P+空穴發(fā)射區(qū)21和N+電子抽取區(qū)22構(gòu)成，通過調(diào)整N+電子抽取區(qū)22和P+空穴發(fā)射區(qū)21的長度比例來得到器件導(dǎo)通壓降和關(guān)斷損耗的優(yōu)化值。與傳統(tǒng)的NPT型IGBT相比，這種陽極短路結(jié)構(gòu)把P+陽極區(qū)的一部分替換成N+電子抽取區(qū)22。 在器件關(guān)斷時，利用N+電子抽取區(qū)22作為電子抽取通道，電子能通過N+電子抽取區(qū)22被金屬集電極1抽取，減小了關(guān)斷時間。但是，該器件結(jié)構(gòu)在解決了關(guān)斷損耗問題的同時由于 P+空穴發(fā)射區(qū)的注入效率的降低，還帶來了正向?qū)▔航颠^大的問題。并且IGBT會經(jīng)歷 VDOMS導(dǎo)通到IGBT導(dǎo)通的過渡，這樣會帶來負(fù)阻現(xiàn)象，影響器件的正常工作。為了克服器件導(dǎo)通過程中的負(fù)阻現(xiàn)象，則陽極短路結(jié)構(gòu)需要幾倍NPT型IGBT元胞的大小，這樣就會大大的降低硅片的有效使用面積。為了提高陽極短路P+空穴發(fā)射區(qū)的發(fā)射效率，有效的去除負(fù)阻現(xiàn)象，文獻(xiàn) (Green, D. W. ；Sweet, Μ. ；Vershinin, K. V. ；Hardikar, S. ；Narayanan, Ε.Μ.S Performance analysis of the segment npn anode LIGBT. IEEE Transactions on Electron Devices, 2005，vol. 52，issue 11，pp. 2482-2488)提出了一種 SA-NPN 結(jié)構(gòu)(如圖 3 所示)，該結(jié)構(gòu)在陽極短路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在N+電子抽取區(qū)22上方引入一層P+基區(qū)23。由于P+基區(qū)23的增加，能夠提高器件的空穴注入效率，降低正向?qū)▔航怠５荢A-NPN結(jié)構(gòu)在關(guān)斷的時候通過NPN晶體管進(jìn)行電子抽取，抽取速度比陽極短路結(jié)構(gòu)慢且有一定的拖尾電流，增加了關(guān)斷時間，隨之就會導(dǎo)致IGBT的關(guān)斷損耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
隨著技術(shù)的發(fā)展，如何得到IGBT器件的關(guān)斷損耗和正向?qū)▔航档恼壑砸恢笔菢I(yè)界研究的方向之一。為了得到一個有效的折衷，本發(fā)明針對上述技術(shù)現(xiàn)狀提供一種雙陽極短接的IGBT器件。該IGBT器件與同類IGBT器件相比，在相同的電流密度下具有更低的正向?qū)▔航?，在相同的?dǎo)通壓降下具有更短的關(guān)斷時間，從而實(shí)現(xiàn)了器件導(dǎo)通壓降和關(guān)斷損耗的優(yōu)化折衷。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種雙陽極短接的IGBT器件，如圖4所示，包括陽極結(jié)構(gòu)、漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一 P+空穴發(fā)射層21、第二 P+空穴發(fā)射層23、 金屬集電極I和二氧化硅阻擋層10 ;所述二氧化硅阻擋層10位于第一 P+空穴發(fā)射層21 背面；所述金屬集電極I位于第一 P+空穴發(fā)射層21側(cè)面和所述第二 P+空穴發(fā)射層23下方，且與第一 P+空穴發(fā)射層21和第二 P+空穴發(fā)射層23相接觸；所述第二 P+空穴發(fā)射層 23位于N-漂移區(qū)3底部，與所述第一 P+空穴發(fā)射層21平行錯開分布，第一 P+空穴發(fā)射層 21和第二 P+空穴發(fā)射層23之間形成電子溝道。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是對現(xiàn)有IGBT器件的陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了雙陽極短接的 IGBT器件結(jié)構(gòu)，其中雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)可與不同的漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)相搭配，形成不同類型的IGBT器件。比如1)所述陽極結(jié)構(gòu)可以與PT型或NPT型漂移區(qū)結(jié)構(gòu)相搭配，形成雙陽極短接的PT型IGBT或雙陽極短接的NPT型IGBT ；2)所述陽極結(jié)構(gòu)可以與 Plannar型、Trench型或CSTBT型陰極結(jié)構(gòu)相搭配,形成雙陽極短接的Plannar型IGBT、雙陽極短接的Trench型IGBT或雙陽極短接的CSTBT型IGBT等等。本發(fā)明提供的雙陽極短接的IGBT器件，陽極結(jié)構(gòu)中的第二 P+空穴發(fā)射層23的長度Lp、厚度、形狀可根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求而相應(yīng)變化；同理，金屬化集電極9的長度、厚度、形狀也可以隨著第二 P+空穴發(fā)射層23的變化而變化。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明提供的雙陽極短接的IGBT器件，可以更好的折衷絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通壓降與關(guān)斷損耗之間的矛盾關(guān)系，獲得較小的正向?qū)▔航岛洼^小的關(guān)斷損耗，現(xiàn)以圖4 為例，說明本發(fā)明的工作原理。圖4所示為本發(fā)明提出的雙陽極短接的Plannar NPT型IGBT器件，該器件是在傳統(tǒng)的NPT型IGBT的基礎(chǔ)上，結(jié)合陽極短路型IGBT和SA-NPN型IGBT的一種新結(jié)構(gòu)。在器件正向?qū)〞r，通過雙P+空穴發(fā)射層(21和23)的引入大大的提高了空穴的注入效率，使整個N-漂移區(qū)3的電子和空穴濃度增加，優(yōu)化漂移區(qū)載流子濃度分布。數(shù)據(jù)表明，與陽極短路型Short-Anoded IGBT和SA-NPN型IGBT相比，圖4所示的雙陽極短接的Plannar NPT 型IGBT器件的正向?qū)▔航捣謩e降低了 23%、13%。由于第二 P+空穴發(fā)射層23的引入， 阻止了電子直接流向金屬集電極1，使電子空穴對在N-漂移區(qū)3處堆積，再次增強(qiáng)了器件體內(nèi)的電導(dǎo)調(diào)制能力，因此大大降低了器件正向?qū)▔航?如圖9所示)。通過延長第二 P+空穴發(fā)射層23的長度Lp，可增加空穴的注入效率，從而有效地消除NDR區(qū)(如圖10所示)。其溫度特性也得到了明顯改善，即使在零下40攝氏度下，這種雙陽極短接的Plannar NPT型IGBT器件也沒有NDR現(xiàn)象，且呈現(xiàn)出正的溫度特性(如圖11所示)。在器件正向阻斷時，由兩個P+空穴發(fā)射層(21和23)之間的N-區(qū)域形成一個電子快速抽取的通道， 使得關(guān)斷時間大大的降低。二氧化硅阻擋層10的引入，使得電子在第一 P+空穴發(fā)射層21 上方堆積。與SA-NPN型，陽極短路型Short-Anoded IGBT相比，圖4所示的雙陽極短接的 Plannar NPT型IGBT器件的關(guān)斷時間分別降低22%、17%，有效減少IGBT器件的關(guān)斷損耗 (如圖12、13所示)。綜上所述，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是對現(xiàn)有IGBT器件的陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了雙陽極短接的IGBT器件；所述雙陽極短接的IGBT器件，在陽極結(jié)構(gòu)中增加了一層與第一 P+空穴發(fā)射層21平行錯開分布的第二 P+空穴發(fā)射層23，兩個P+空穴發(fā)射層采用金屬集電極短接，形成雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)。所述雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)一方面大大提高了空穴的注入效率，另一方面使整個N-漂移區(qū)的電子和空穴濃度大大增加，優(yōu)化了漂移區(qū)載流子濃度分布。這使得本發(fā)明提出的雙陽極短接的IGBT器件比各種同類型的IGBT器件具有更低的正向?qū)▔航?。同時由于第二 P+空穴發(fā)射層23的引入，能夠阻止電子直接流向金屬集電極1，進(jìn)一步加強(qiáng)了器件體內(nèi)的電導(dǎo)調(diào)制能力，這樣就更進(jìn)一步地降低了器件正向?qū)▔航?。另外，通過適當(dāng)延長第二 P+空穴發(fā)射層23的長度Lp，可增加空穴的注入效率，從而有效消除NDR區(qū)、改善器件的溫度特性；雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)還能使得IGBT器件的關(guān)斷時間大大的降低，從而有效減少IGBT器件的關(guān)斷損耗。


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I是常規(guī)的NPT型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
2是陽極短路型Short-Anoded IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
3是SA-NPN型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
4是本發(fā)明提出的雙陽極短接的Plannar NPT型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
5是Trench FS IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
6是本發(fā)明提供的雙陽極短接的Trench型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
7是CSTBT型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
8是雙陽極短接的CSTBT型IGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。
I至圖8中，I為金屬集電極，3為N-漂移區(qū)，4為P-基區(qū)，5為P+陰極接觸區(qū)， 6為N+源區(qū)，7為金屬發(fā)射極，8為多晶硅柵極，10是二氧化硅阻擋層，13是N+電場截止區(qū)， 14是載流子儲存層，18是柵氧化層，19是多晶硅柵電極與金屬發(fā)射極之間的絕緣層，21是第一 P+空穴發(fā)射層，22是N+電子抽取區(qū)，23是第二 P+空穴發(fā)射層。圖9是SA-NPN型、陽極短路型Short-Anoded IGBT和本發(fā)明提出的雙陽極短接的 IGBT器件的I-V曲線仿真測試圖。圖10是本發(fā)明提出的雙陽極短接的IGBT器件通過改變Lp的長度而得到的正向?qū)ǖ腎-V曲線仿真測試圖。圖11是陽極短路型Short-Anoded IGBT和本發(fā)明提出的雙陽極短接的IGBT器件在25°C和_40°C I-V曲線仿真測試圖。圖12是SA-NPN型、陽極短路型Short-Anoded IGBT和本發(fā)明提出的雙陽極短接的IGBT器件關(guān)斷時間的曲線仿真測試圖。圖13是SA-NPN型、陽極短路型Short-Anoded IGBT和本發(fā)明提出的雙陽極短接的IGBT器件關(guān)斷損耗的曲線仿真測試圖。
具體實(shí)施例方式采用本發(fā)明的一種雙陽極短接平面型絕緣柵雙極型晶體管，可以更好的折衷絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通壓降與關(guān)斷損耗之間的矛盾關(guān)系。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，采用本發(fā)明還可以制作更多的高耐壓器件。一、雙陽極短接的Plannar NPT型IGBT器件如圖4所示，器件包括陽極結(jié)構(gòu)、漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一 P+空穴發(fā)射層21、第二 P+空穴發(fā)射層23、金屬集電極I和二氧化硅阻擋層10 ;所述二氧化硅阻擋層10位于第一 P+空穴發(fā)射層21背面；所述金屬集電極I位于第一 P+空穴發(fā)射層21側(cè)面和所述第二 P+空穴發(fā)射層23下方，且與第一 P+空穴發(fā)射層21 和第二 P+空穴發(fā)射層23相接觸；所述第二 P+空穴發(fā)射層23位于N-漂移區(qū)3底部，與所述第一 P+空穴發(fā)射層21平行錯開分布，第一 P+空穴發(fā)射層21和第二 P+空穴發(fā)射層23 之間形成電子溝道。所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)3。所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)4，P+陰極接觸區(qū)5，N+源區(qū)6，金屬發(fā)射極7和多晶硅柵極8 ;所述P-基區(qū)4和P+陰極接觸區(qū)5位于N-漂移區(qū)3頂部一側(cè)，并對所述N+源區(qū)6形成半包圍形狀；所述金屬化發(fā)射極7位于器件頂層一側(cè)，并于所述P+陰極接觸區(qū)5和N+源區(qū)6相接觸；所述多晶硅柵極8位于器件頂層另一側(cè)，并于所述N+源區(qū)6、P-基區(qū)4和N-漂移區(qū)3相接觸。二、雙陽極短接的Trench型IGBT器件如圖6所示，器件包括陽極結(jié)構(gòu)、漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一 P+空穴發(fā)射層21、第二 P+空穴發(fā)射層23、金屬集電極I和二氧化硅阻擋層10 ;所述二氧化硅阻擋層10位于第一 P+空穴發(fā)射層21背面；所述金屬集電極I位于第一 P+空穴發(fā)射層21側(cè)面和所述第二 P+空穴發(fā)射層23下方，且與第一 P+空穴發(fā)射層21 和第二 P+空穴發(fā)射層23相接觸；所述第二 P+空穴發(fā)射層23位于N-漂移區(qū)3底部，與所述第一 P+空穴發(fā)射層21平行錯開分布，第一 P+空穴發(fā)射層21和第二 P+空穴發(fā)射層23 之間形成電子溝道。所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)3。所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)4，P+陰極接觸區(qū)5，N+源區(qū)6，金屬發(fā)射極7和多晶硅柵極8 ;所述P+陰極接觸區(qū)5和N+源區(qū)6并排分布與N-漂移區(qū)3頂部，并與位于器件頂層的所述金屬化發(fā)射極7相接觸；所述多晶硅柵極8為溝槽型柵極，位于所述N+源區(qū)6之間，并向下穿過所述P-基區(qū)4延伸入N-漂移區(qū)3中；多晶硅柵極8的側(cè)面和底面具有柵氧化層18，多晶硅柵極8的頂面與金屬化發(fā)射極7之間具有絕緣層19 ;所述P-基區(qū)4位于N-漂移區(qū)3中，其上表面與所述P+陰極接觸區(qū)5和N+源區(qū)6相接觸。三、雙陽極短接的CSTBT型IGBT器件如圖8所示，器件包括陽極結(jié)構(gòu)、漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一 P+空穴發(fā)射層21、第二 P+空穴發(fā)射層23、金屬集電極I和二氧化硅阻擋層10 ;所述二氧化硅阻擋層10位于第一 P+空穴發(fā)射層21背面；所述金屬集電極I位于第一 P+空穴發(fā)射層21側(cè)面和所述第二 P+空穴發(fā)射層23下方，且與第一 P+空穴發(fā)射層21和第二 P+空穴發(fā)射層23相接觸；所述第二 P+空穴發(fā)射層23位于N-漂移區(qū)3底部，與所述第一 P+空穴發(fā)射層21平行錯開分布，第一 P+空穴發(fā)射層21和第二 P+空穴發(fā)射層23 之間形成電子溝道。所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)3。所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)4，P+陰極接觸區(qū)5，N+源區(qū)6，金屬發(fā)射極7和多晶硅柵極8 ;所述P+陰極接觸區(qū)5和N+源區(qū)6并排分布與N-漂移區(qū)3頂部，并與位于器件頂層的所述金屬化發(fā)射極7相接觸；所述多晶硅柵極8為溝槽型柵極，位于所述N+源區(qū)6之間，并向下穿過所述P-基區(qū)4延伸入N-漂移區(qū)3中；多晶硅柵極8的側(cè)面和底面具有柵氧化層18，多晶硅柵極8的頂面與金屬化發(fā)射極7之間具有絕緣層19 ;所述P-基區(qū)4位于N-漂移區(qū)3中，其上表面與所述P+陰極接觸區(qū)5和N+源區(qū)6相接觸。本發(fā)明提供的雙陽極短接的IGBT器件，除上述三種具體類型之外，將雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)與其他漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同的組合搭配，還可以得到更多的雙陽極短接的IGBT器件。比如1)所述陽極結(jié)構(gòu)可以與PT型或NPT型漂移區(qū)結(jié)構(gòu)相搭配，形成雙陽極短接的PT型IGBT或雙陽極短接的NPT型IGBT ；2)所述陽極結(jié)構(gòu)可以與Plannar型、 Trench型或CSTBT型陰極結(jié)構(gòu)相搭配，形成雙陽極短接的Plannar型IGBT、雙陽極短接的 Trench型IGBT或雙陽極短接的CSTBT型IGBT等等，在此不再——例舉。本發(fā)明不加詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員就應(yīng)當(dāng)知道，所述雙陽極短接的陽極結(jié)構(gòu)中，第二 P+空穴發(fā)射層23的長度、厚度、形狀可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，而金屬化集電極9的長度、厚度、形狀可隨著第二P+空穴發(fā)射層23的變化而變化；另外，制備器件的半導(dǎo)體材料除硅外，還可采用碳化硅、砷化鎵或氮化鎵，器件中電極和金屬連線可以是鋁、銅或者其它合適的金屬或合金。
權(quán)利要求
1.一種雙陽極短接的IGBT器件，包括陽極結(jié)構(gòu)、漂移區(qū)結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)；其特征在于， 所述陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一 P+空穴發(fā)射層(21)、第二 P+空穴發(fā)射層(23)、 金屬集電極(1)和二氧化硅阻擋層(10)；所述二氧化硅阻擋層(10)位于第一 P+空穴發(fā)射層背面；所述金屬集電極(1)位于第一 P+空穴發(fā)射層側(cè)面和所述第二 P+空穴發(fā)射層下方，且與第一 P+空穴發(fā)射層和第二 P+空穴發(fā)射層相接觸；所述第二 P+空穴發(fā)射層位于N-漂移區(qū)C3)底部，與所述第一 P+空穴發(fā)射層平行錯開分布，第一 P+空穴發(fā)射層和第二 P+空穴發(fā)射層之間形成電子溝道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙陽極短接的IGBT器件，其特征在于，所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為PT型或NPT型漂移區(qū)結(jié)構(gòu)；所述陰極結(jié)構(gòu)Plarmar型、Trench型或CSTBT型陰極結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙陽極短接的IGBT器件，其特征在于，所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)⑶；所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)G)，P+陰極接觸區(qū)(5)，N+源區(qū)(6)，金屬發(fā)射極(7) 和多晶硅柵極⑶；所述P-基區(qū)⑷和P+陰極接觸區(qū)(5)位于N-漂移區(qū)(3)頂部一側(cè)， 并對所述N+源區(qū)(6)形成半包圍形狀；所述金屬化發(fā)射極(7)位于器件頂層一側(cè)，并于所述P+陰極接觸區(qū)(5)和N+源區(qū)(6)相接觸；所述多晶硅柵極⑶位于器件頂層另一側(cè)，并于所述N+源區(qū)(6)、P-基區(qū)(4)和N-漂移區(qū)(3)相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙陽極短接的IGBT器件，其特征在于，所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)⑶；所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)G)，P+陰極接觸區(qū)(5)，N+源區(qū)(6)，金屬發(fā)射極(7) 和多晶硅柵極⑶；所述P+陰極接觸區(qū)(5)和N+源區(qū)(6)并排分布與N-漂移區(qū)(3)頂部， 并與位于器件頂層的所述金屬化發(fā)射極(7)相接觸；所述多晶硅柵極(8)為溝槽型柵極，位于所述N+源區(qū)(6)之間，并向下穿過所述P-基區(qū)⑷延伸入N-漂移區(qū)(3)中；多晶硅柵極(8)的側(cè)面和底面具有柵氧化層(18)，多晶硅柵極(8)的頂面與金屬化發(fā)射極(7)之間具有絕緣層(19)；所述P-基區(qū)(4)位于N-漂移區(qū)C3)中，其上表面與所述P+陰極接觸區(qū) (5)和N+源區(qū)(6)相接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙陽極短接的IGBT器件，其特征在于，所述漂移區(qū)結(jié)構(gòu)為N-漂移區(qū)⑶；所述陰極結(jié)構(gòu)包括P-基區(qū)G)，P+陰極接觸區(qū)(5)，N+源區(qū)(6)，金屬發(fā)射極(7) 和多晶硅柵極⑶；所述P+陰極接觸區(qū)(5)和N+源區(qū)(6)并排分布與N-漂移區(qū)(3)頂部， 并與位于器件頂層的所述金屬化發(fā)射極(7)相接觸；所述多晶硅柵極(8)為溝槽型柵極，位于所述N+源區(qū)(6)之間，并向下穿過所述P-基區(qū)⑷延伸入N-漂移區(qū)(3)中；多晶硅柵極(8)的側(cè)面和底面具有柵氧化層(18)，多晶硅柵極(8)的頂面與金屬化發(fā)射極(7)之間具有絕緣層(19)；所述P-基區(qū)(4)位于N-漂移區(qū)(3)中，其上表面與所述P+陰極接觸區(qū) (5)和N+源區(qū)(6)相接觸。
全文摘要
一種雙陽極短接的IGBT器件，屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。器件的陽極結(jié)構(gòu)為雙陽極短接結(jié)構(gòu)，包括第一、第二P+空穴發(fā)射層、金屬集電極和二氧化硅阻擋層；二氧化硅阻擋層位于第一P+空穴發(fā)射層背面；金屬集電極位于第一P+空穴發(fā)射層側(cè)面和第二P+空穴發(fā)射層下方，且與兩個P+空穴發(fā)射層相接觸；第二P+空穴發(fā)射層位于N-漂移區(qū)底部，與第一P+空穴發(fā)射層平行錯開分布，第一、第二P+空穴發(fā)射層之間形成電子溝道。本發(fā)明通過對IGBT器件的陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提高了空穴的注入效率，優(yōu)化了漂移區(qū)載流子濃度分布，加強(qiáng)了器件體內(nèi)的電導(dǎo)調(diào)制能力，有效消除了NDR區(qū)，有效減少IGBT器件的關(guān)斷損耗，最終實(shí)現(xiàn)了器件導(dǎo)通壓降和關(guān)斷損耗的一種優(yōu)化折衷。
文檔編號H01L29/417GK102544084SQ201210068388
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者安俊杰, 張波, 李澤宏, 陳偉中 申請人:電子科技大學(xué)