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专利号: 2020107313214
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有背面双MOS结构的快速关断RC‑IGBT器件,其特征在于:包括元胞部分、过渡区部分、终端部分和集电极部分;

具体包括栅极接触区(1)、发射极接触区(2)、金属场板(3)、集电极接触区(4)、发射极(5)、元胞区P型阱(6)、过渡区P型阱(7)、第一场限环(8)、第二场限环(9)、第三场限环(10)、N型集电极(11)、N型缓冲层(12)、P型集电极(13)、N型漂移区(14)、栅氧化层(15)、场氧化层(16)、集电极氧化层(17)、场截止环接触区(18)、场截止环(19)和集电极P‑base(20);

1)元胞部分:从左至右依次设置五个相同的元胞结构,所述元胞结构包括栅极接触区(1)、发射极接触区(2)、发射极(5)和元胞区P型阱(6);最右侧的元胞结构紧邻过渡区P型阱(7);所述发射极(5)上表面部分被栅氧化层(15)覆盖,另一部分被发射极接触区(2)所覆盖;栅氧化层(15)以及发射极接触区(2)均为相邻两发射极(5)所共用;完全相同的五个处于并排位置的元胞区P型阱(6)上表面与N型漂移区(14)上表面平齐,元胞区P型阱(6)其余表面完全处于N型漂移区(14)的包围之中;所述发射极(5)和过渡区P型阱(7)的上表面与元胞区P型阱(6)平齐,其余表面被元胞区P型阱(6)紧密包围;

所述栅极接触区(1)处于栅氧化层(15)之上,与发射极接触区(2)、N型漂移区(14)、元胞区P型阱(6)、过渡区P型阱(7)和发射极(5)做介质隔离;所述发射极接触区(2)左右两侧与栅氧化层(15)或场氧化层(16)紧邻,覆盖于发射极(5)、元胞区P型阱(6)或过渡区P型阱(7)的上表面;

2)过渡区部分:过渡区P型阱(7)紧邻最右端元胞P型阱(6),最右侧第六个发射极(5)位于过渡区P型阱(7)上表面,且栅氧化层(15)以及发射极接触区(2)覆盖于发射极(5)上表面;所述过渡区P型阱(7)上表面与N型漂移区(14)上表面平齐,过渡区P型阱(7)其余表面完全处于N型漂移区14的包围之中;栅氧化层(15)部分覆盖于N型漂移区(14)上表面,其余部分分别覆盖于发射极(5)上表面,元胞区P型阱(6)或过渡区P型阱(7)上表面;

3)终端部分:从左到右依次设置三个相同的金属场板(3)分别覆盖于其下方所设置的第一场限环(8)、第二场限环(9)以及第三场限环(10)表面的中间部分,金属场板(3)的其余部分表面与场氧化层(16)的接触,与N型漂移区(14)不直接接触;终端最右侧设置一个场截止环(19);所述第一场限环(8)、第二场限环(9)及第三场限环(10)上表面与N型漂移区(14)上表面平齐,其余表面完全处于N型漂移区(14)的包围之中;所述场氧化层(16)覆盖过渡区P型阱(7)右端上表面、N型漂移区(14)、第一场限环(8)、第二场限环(9)、第三场限环(10)的部分上表面,以及N型集电极(11)的上表面的两边;所述的场截止环(19)的上表面中间部分同上方场氧化层(16)中的场截止环接触区(18)相连,不与N型漂移区(14)直接接触;

4)集电极部分:所述左侧的N型集电极(11)上表面和右侧表面与集电极P‑base区(20)接触,右侧的N型集电极(11)上表面和左侧表面与集电极P‑base区(20)接触;所述两个N型集电极(11)下方与集电极接触区(4)接触;所述左侧P型集电极(13)上表面与N型缓冲层(12)的下表面接触,右侧上半部分与集电极P‑base区(20)接触,下半部分与N型集电极(11)接触;所述右侧P型集电极(13)上表面与N型缓冲层(12)的下表面接触,左侧上半部分与集电极P‑base区(20)接触,下半部分与N型集电极(11)接触;所述中间的P型集电极(13)左右两侧与集电极氧化层(17)接触,下侧与集电极接触区(4)接触,上表面被N型缓冲层(12)覆盖;所述左边集电极氧化层(17)上表面左部分与N型集电极(11)接触,右边部分与集电极P‑base(20)接触,其余两侧处于集电极接触区(4)的包围之中;所述右边集电极氧化层(17)上表面右部分与N型集电极(11)接触,左边部分与集电极P‑base(20)接触,其余两侧处于集电极接触区(4)的包围之中;

所述P型集电极(13)的左、中、右三部分完全覆盖于集电极接触区(4)上表面,呈现中间凹陷的形状;所述N型缓冲层(12)同样为中间凹陷的形状;所述N型集电极(11)、集电极P‑base(20)、集电极氧化层(17)分为左右两部分,以凹陷位置中垂线呈对称分布;所述N型缓冲层(12)部分覆盖于集电极P‑base(20)表面;所述N型漂移区(14)完全覆盖于整个凹陷的N型缓冲层(12)上表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有背面双MOS结构的快速关断RC‑IGBT器件,其特征在于:所述N型漂移区(14)以P型硅为衬底,需包括刻蚀、氧化和离子注入工艺。

3.根据权利要求1所述的一种具有背面双MOS结构的快速关断RC‑IGBT器件,其特征在于:所述栅极接触区(1)的材料包括掺杂多晶硅。

4.根据权利要求1所述的一种具有背面双MOS结构的快速关断RC‑IGBT器件,其特征在于:所述发射极接触区(2)和集电极接触区(4)的材料包括铝硅或铝硅铜。