[發明專利]采用單層金屬工藝的SGTO器件及其版圖結構、制造方法

有效

• 申請號: 202010107279.9
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111293113B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 陳萬軍;陳楠;許曉銳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/082
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.采用單層金屬工藝的SGTO器件，其元胞結構包括陽極結構、漂移區結構、P型基區結構、陰極結構、門極結構和表面鈍化結構；所述陽極結構包括P+陽極(107)和位于P+陽極(107)下表面的陽極金屬電極(108)；所述漂移區結構為位于P+陽極(107)上表面的N型半導體漂移區(106)；所述P型基區結構為位于N型半導體漂移區(106)上表面的P型半導體基區(105)；所述陰極結構包括位于P型半導體基區(105)上表面一端的N+陰極重摻雜區(103)和與N+陰極重摻雜區(103)上表面接觸的陰極金屬電極(102)；所述門極結構包括位于P型半導體基區(105)上表面另一端的P+門極重摻雜區(104)和與P+門極重摻雜區(104)上表面接觸的門極金屬電極(101)；所述表面鈍化結構包括位于器件表面的絕緣介質和鈍化層(109)；其特征在于，所述門極金屬電極(101)和陰極金屬電極(102)位于同一金屬層，通過一次金屬淀積和刻蝕工藝形成，并通過絕緣介質和鈍化層(109)隔離。

2.根據權利要求1所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件，其特征在于，所述元胞結構寬度為100～200微米。

3.根據權利要求1所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件，其特征在于，所述P型半導體基區(105)厚度為3～5微米。

4.根據權利要求1所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件，其特征在于，所述N+陰極重摻雜區(103)厚度為0.5～1微米。

5.根據權利要求1所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件，其特征在于，所述P+門極重摻雜區(104)厚度為1～3微米。

6.采用單層金屬工藝的SGTO器件的版圖結構，包括門極金屬區，陰極金屬區，N+陰極離子注入區(206)和P+門極離子注入區(207)；所述門極金屬區包括門極金屬電極(201)，門極總線(202)和門極金屬PAD(203)；所述陰極金屬區包括陰極金屬電極(204)和陰極金屬PAD(205)；其特征在于，所述門極金屬區和陰極金屬區位于同一金屬層上，門極金屬區和陰極金屬區通過一次金屬刻蝕形成，并通過絕緣介質和鈍化層隔離；所述陰極金屬PAD(205)為外露的金屬層，設置于版圖中心用于外接陰極引線；所述陰極金屬電極(204)在陰極金屬PAD(205)兩側叉指狀分布；所述門極金屬PAD(203)為外露的金屬層，設置于版圖左下角用于外接門極引線；所述門極總線(202)環繞版圖邊緣一周，將門極金屬電極(201)與門極金屬PAD(203)相連；所述門極金屬電極(201)在陰極金屬PAD(205)兩側叉指狀分布，且與陰極金屬電極(201)交替排列；所述N+陰極離子注入區(206)包括陰極金屬電極(204)區域及陰極金屬電極(204)延長線所包圍的陰極金屬PAD(205)區域；所述P+門極離子注入區(207)環繞N+陰極離子注入區(206)分布，與其間隔一段距離。

7.根據權利要求6所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件版圖結構，其特征在于，所述叉指狀分布的陰極金屬電極(204)叉指寬度為85～170微米。

8.根據權利要求6所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件版圖結構，其特征在于，叉指狀分布的陰極金屬電極(204)均被N+陰極離子注入區(206)覆蓋，且在陰極金屬PAD(205)兩側相對分布的陰極金屬電極(204)被同一N+陰極離子注入區(206)覆蓋，所述叉指狀分布的門極金屬電極(201)叉指寬度為10～20微米。

9.根據權利要求6所述的采用單層金屬工藝的SGTO器件版圖結構，其特征在于，門極金屬區均被P+門極離子注入區(207)覆蓋。

10.采用單層金屬工藝的SGTO器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：采用襯底硅片制作結終端，形成N型半導體漂移區(106)；

第二步：在N型半導體漂移區(106)上表面注入P型雜質并推結形成P型半導體基區(105)；

第三步：在P型半導體基區表面的P+門極離子注入區(207)中注入P型雜質并推結形成P型門極重摻雜區(104)；

第四步：在P型半導體基區表面的N+陰極離子注入區(206)中注入N型雜質并推結形成N型陰極重摻雜區(103)；

第五步：在器件上表面淀積并刻蝕金屬形成門極金屬區和陰極金屬區；

第六步：在器件上表面淀積并刻蝕絕緣介質和鈍化層，形成門極金屬PAD(203)和陰極金屬PAD(205)；

第七步：在N型半導體漂移區下表面注入P型雜質并進行離子激活，形成P+陽極(107)；

第八步：背金，在P+陽極(107)底部形成陽極金屬(108)。