[发明专利]垂直结构功率器件的结构、制造方法及电力电子设备

说明书

一种垂直结构功率器件的结构、制造方法及电力电子设备，属于半导体技术领域，通过包括P型层、介电层、第一N型区、隔离区、第二N型区、P型区和第三N型区、N型半导体柱、P型半导体柱以及金属层；第一N型区、隔离区以及第二N型区位于于P型层的上表面和介电层的下表面之间且在水平面上依次排列；相互连接的P型区和第三N型区设置于介电层的上表面；N型半导体柱设置于介电层中且连接P型区和第一N型区；P型半导体柱设置于介电层中且连接第二N型区和第三N型区；金属层设置于介电层和第二N型区之间以及P型半导体柱的侧表面；故无需额外绕线连接，简化了工艺且提高了可靠性。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种垂直结构功率器件的结构、制造方法及电力电子设备。

背景技术

绝缘闸双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是具备高电流密度的功率晶体管，其结构可视为金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,MOSFET)与双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)联合操作器件，虽然具备MOSFET快速开关与BJT高电流密度的优势，但是也继承了BJT开关速度慢的缺点。

所以在实际应用电路上为了提高IGBT操作速度往往会并联一个反向的快恢复二极管(Fast Recovery Diode，FRD)。

随着工艺水平的进步以及水平方向的立体结构场效应晶体管(如鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor，FinFET)、环绕式栅极结构(Gate-all-around,GAA)以及纳米片(Nano-sheet))的普及后，提出了垂直立体结构的功率器件，如穿隧场效应晶体管。

然而，相关的垂直结构功率器件需要透过额外绕线连接IGBT与FRD，故导致工艺复杂且可靠性低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种垂直结构功率器件的结构、制造方法及电力电子设备，旨在解决相关的垂直结构功率器件工艺复杂且可靠性低的问题。

本申请实施例提供了一种垂直结构功率器件的结构，包括：

P型层和介电层；

位于所述P型层的上表面和所述介电层的下表面之间的第一N型区、隔离区以及第二N型区；所述第一N型区、所述隔离区以及所述第二N型区在水平面上依次排列；

设置于所述介电层的上表面且相互连接的P型区和第三N型区；

设置于所述介电层中且连接所述P型区和所述第一N型区的N型半导体柱；

设置于所述介电层中且连接所述第二N型区和所述第三N型区的P型半导体柱；

设置于所述介电层和所述第二N型区之间以及所述P型半导体柱的侧表面的金属层。

在其中一个实施例中，所述N型半导体柱为低掺杂N型半导体柱，所述第一N型区为高掺杂第一N型区，所述P型区为高掺杂P型区。

在其中一个实施例中，所述P型层为高掺杂P型层，所述第二N型区为低掺杂第二N型区，所述第三N型区为高掺杂第三N型区，所述P型半导体柱为高掺杂P型半导体柱。

在其中一个实施例中，所述P型半导体柱为一个或者多个，所述N型半导体柱为一个或者多个。

在其中一个实施例中，所述P型区和所述第三N型区作为所述垂直结构功率器件的发射极，所述金属层作为所述垂直结构功率器件的栅极，所述P型层作为所述垂直结构功率器件的集电极。

本申请实施例还提供一种垂直结构功率器件的制造方法，所述制造方法包括：

形成P型层；