一种半导体器件及其制作方法、家用电器技术

本申请公开了一种半导体器件及其制作方法、家用电器，该半导体器件包括：层叠设置的第一金属层、N+型发射极区、P型基区、N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；第一栅极和第二栅极，第一栅极和第二栅极间隔设置，且贯穿N+型发射极区、P型基区和部分N型漂移区；第一虚拟栅极，设置于第一栅极远离第二栅极的一侧，且与第一栅极绝缘；第二虚拟栅极，设置于第二栅极远离第一栅极的一侧，且与第二栅极绝缘；其中，第一虚拟栅极和第二虚拟栅极连接第一金属层。通过这样的方式，能够平衡半导体器件内部的载流子浓度。体器件内部的载流子浓度。体器件内部的载流子浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制作方法、家用电器


[0001]本申请涉及半导体器件
，具体涉及一种半导体器件及其制作方法、家用电器。

技术介绍

[0002]IEGT(Injection Enhanced Gate Bipolar Transistor，栅极注入增强双极型晶体管)是在IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)结构的基础上，通过增大槽栅的宽度，或者设计dummy元胞，限制IEGT集电极的空穴注入能力，从而提高电子电流在总电流的比例，实现导通状态下器件内部更平衡的载流子浓度分布。
[0003]但上述措施只是对IEGT内部的载流子浓度进行了初步的平衡，由于IEGT栅极附近处较大的导通电阻仍是器件阻抗的瓶颈之一，导致栅极附近的载流子密度与集电极附近的载流子密度相比还是较低，因此，如何进一步改善器件内部的载流子浓度的平衡分布，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供一种半导体器件及其制作方法、家用电器，能够平衡半导体器件内部的载流子浓度。
[0005]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种半导体器件，该半导体器件包括：层叠设置的第一金属层、N+型发射极区、P型基区、N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；第一栅极和第二栅极，第一栅极和第二栅极间隔设置，且贯穿N+型发射极区、P型基区和部分N型漂移区；第一虚拟栅极，设置于第一栅极远离第二栅极的一侧，且与第一栅极绝缘；第二虚拟栅极，设置于第二栅极远离第一栅极的一侧，且与第二栅极绝缘；其中，第一虚拟栅极和第二虚拟栅极连接第一金属层。
[0006]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种半导体器件的制作方法，该方法包括：提供一半导体衬底；在半导体衬底上制作第一虚拟栅极和第二虚拟栅极，以及制作第一栅极和第二栅极；其中，第一栅极和第二栅极间隔设置，且第一栅极与第一虚拟栅极绝缘，第二栅极与第二虚拟栅极绝缘；在半导体衬底上制作N+型发射极区和P型基区；在N+型发射极区远离P型基区一侧制作第一金属层；其中，第一虚拟栅极和第二虚拟栅极连接第一金属层；在P型基区远离N+型发射极区的一侧分别制作N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；其中，第一栅极和第二栅极贯穿部分N型漂移区。
[0007]为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种半导体器件，该半导体器件包括：层叠设置的第一金属层、N+型发射极区、P型基区、N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；第一栅极和第二栅极，第一栅极和第二栅极间隔设置，且贯穿N+型发射极区、P型基区和部分N型漂移区；第一虚拟栅极，设置于第一栅极远离第二栅极的一侧，且与第一栅极绝缘；第二虚拟栅极，设置于第二栅极远离第一栅极的一侧，且与第二栅极绝缘；其中，第一虚拟栅极和第二虚拟栅极与第一金属层绝缘。
[0008]为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种半导体器件的制作方法，该方法包括：提供一半导体衬底；在半导体衬底上制作第一虚拟栅极和第二虚拟栅极，以及制作第一栅极和第二栅极；其中，第一栅极和第二栅极间隔设置，且第一栅极与第一虚拟栅极绝缘，第二栅极与第二虚拟栅极绝缘。在半导体衬底上制作N+型发射极区和P型基区；在N+型发射极区远离P型基区一侧制作第一金属层；其中，第一虚拟栅极和第二虚拟栅极与第一金属层绝缘；在P型基区远离N+型发射极区的一侧分别制作N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；其中，第一栅极和第二栅极贯穿部分N型漂移区。
[0009]为解决上述技术问题，本申请采用的再又一个技术方案是：提供一种家用电器，该家用电器包括上述的半导体器件，或包括上述的半导体器件的制造方法。
[0010]本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，由于集电极区附近的载流子浓度高于栅极附近的载流子浓度，本申请提供的半导体器材，通过将半导体器件的单一栅极结构设置为虚拟栅极和栅极的复合结构，并使得虚拟栅极与第一金属层相连接，这样的结构使得在器件导通时能够吸引空穴向栅极附近区域进行移动，从而增加栅极附近电子和空穴的密度，进一步平衡了器件内部的载流子浓度。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0012]图1是现有技术中增大栅极宽度的IEGT结构示意图；
[0013]图2是现有技术中设计元胞的IEGT结构示意图；
[0014]图3是现有技术中IEGT内部载流子密度的分布图；
[0015]图4是本申请提供的半导体器件第一实施例的结构示意图；
[0016]图5是本申请提供的半导体器件第二实施例的结构示意图；
[0017]图6是本申请提供的半导体器件中内部载流子浓度的分布示意图；
[0018]图7是本申请提供的半导体器件的制作方法第一实施例的流程示意图；
[0019]图8是本申请提供的半导体器件第三实施例的结构示意图；
[0020]图9是本申请提供的半导体器件的制作方法第二实施例的流程示意图；
[0021]图10是本申请提供的半导体器件的制作方法第三实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同
的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0024]半导体器件中，通常包括半导体三极管、双极半导体器件、场效应半导体器件、IGBT以及IEGT等。其中，IGBT是在MOS结构(全称MOSFET，Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管结构)上串联设计一个晶体管，在导电时通过该晶体管向MOS结构的漂移区11注入大量多数载流子，从而增强了MOS管的电流能力；在截止时，晶体管也截止，又可以增强MOS管本身的耐高压能力。在IGBT结构的基础上，通常采用增大栅极12的宽度得到IEGT10，如图1所示，这种结构可以平衡器件内部载流子密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：层叠设置的第一金属层、N+型发射极区、P型基区、N型漂移区、N型缓冲区、P+型集电极区和第二金属层；第一栅极和第二栅极，所述第一栅极和所述第二栅极间隔设置，且贯穿所述N+型发射极区、P型基区和部分所述N型漂移区；第一虚拟栅极，设置于所述第一栅极远离所述第二栅极的一侧，且与所述第一栅极绝缘；第二虚拟栅极，设置于所述第二栅极远离所述第一栅极的一侧，且与所述第二栅极绝缘；其中，所述第一虚拟栅极和所述第二虚拟栅极连接所述第一金属层。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一虚拟栅极靠近所述第二虚拟栅极一侧开设有第一沟槽，所述第一栅极设置于所述第一沟槽内；所述第二虚拟栅极靠近所述第一虚拟栅极一侧开设有第二沟槽，所述第二栅极设置于所述第二沟槽内。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还设置有连通槽，所述第一虚拟栅极和所述第二虚拟栅极通过所述连通槽与所述第一金属层连接。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一金属层和所述N+型发射极区之间还设置有金属绝缘层；所述连通槽包括：第一连通槽，设置于所述金属绝缘层，所述第一连通槽的一端开口连通所述第一金属层，所述第一连通槽的另一端开口连通所述第一虚拟栅极，所述第一虚拟栅极和所述第一金属层通过所述第一连通槽连接；第二连通槽，设置于所述金属绝缘层，所述第二连通槽的一端开口连通所述第一金属层，所述第二连通槽的另一端开口连通所述第二虚拟栅极，所述第二虚拟栅极和所述第一金属层通过所述第二连通槽连接。5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一栅极和所述第一虚拟栅极周围设置有第一栅极绝缘层，所述第二栅极和所述第二虚拟栅极周围设置有第二栅极绝缘层；所述连通槽包括：第三连通槽，设置于所述第一栅极绝缘层，所述第三连通槽的一端开口连通所述N+型发射极区，所述第三连通槽的另一端开口连通所述第一虚拟栅极，所述第一虚拟栅极和所述第一金属层通过所述第三连通槽连接；第四连通槽，设置于所述第二栅极绝缘层，所述第四连通槽的一端开口连通所述N+型发射极区，所述第四连通槽的另一端开口连通所述第二虚拟栅极，所述第二虚拟栅极和所述第一金属层通过所述第四连通槽连接。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括电子存储层，所述电子存储层设置于所述N型漂移区和所述P型
基区之间，用于俘获空穴。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述电子存储层包括：第一电子存储层，所述第一栅极和所述第一虚拟栅极周围设置有第一栅极绝缘层，所述第一电子存储层包裹设置于所述第一栅极绝缘层且对应所述N型漂移区的区域；第二电子存储层，所述第二栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海佳，马博斌，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：