[发明专利]逆导型IGBT半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，所述逆导型IGBT半导体器件包括：

一具有第一导电类型的场阻断层，形成于第一导电类型的硅基片的背面，所述场阻断层的载流子浓度大于所述硅基片的载流子浓度；所述场阻断层由垂直注入的第一离子注入区和倾斜注入的第二离子注入区组成，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区都经过退火激活；

沟槽，形成于所述硅基片的背面，所述沟槽的深度小于所述场阻断层的厚度；所述沟槽将所述场阻断层分割成位于各所述沟槽的底部的第一场阻断层、和位于各相邻所述沟槽间的第二场阻断层；

所述IGBT器件的集电区由形成于所述第二场阻断层的顶部的第二导电类型的离子注入区组成；

所述快速恢复二极管的第一电极区由填充于所述沟槽中的第一导电类型的多晶硅或外延层组成；

一背面金属，分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的第一电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的第一电极区的连接电极。

2.如权利要求1所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于：所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述第一离子注入区的杂质为磷、砷、硒和硫四种杂质中一个或多个的组合，所述第二离子注入区的杂质为磷、砷、硒和硫四种杂质中一个或多个的组合。

3.如权利要求1或2所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于：所述沟槽的深度为1微米～50微米，所述IGBT器件的集电区的厚度为0.1微米～2微米，所述沟槽的宽度和所述沟槽之间的间距的比值为1/50～1/2。

4.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在第一导电类型的硅基片的正面淀积第一介质膜，该第一介质膜将所述硅基片的正面保护好，从背面对所述硅基片进行减薄；

步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片的背面形成沟槽；

步骤三、在形成有所述沟槽的所述硅基片的背面进行第一导电类型离子的垂直注入形成第一离子注入区；

步骤四、在形成有所述第一离子注入区的所述硅基片的背面进行第一导电类型离子的多步倾斜注入形成第二离子注入区；

步骤五、通过退火工艺对所述第一离子注入区和所述第二离子注入区进行激活和扩散，由所述第一离子注入区和所述第二离子注入区组成场阻断层，所述沟槽将所述场阻断层分割成位于各所述沟槽的底部的第一场阻断层、和位于各相邻所述沟槽间的第二场阻断层；

步骤六、在形成有所述场阻断层的所述硅基片的背面淀积第二介质膜，对所述第二介质膜进行回刻，使所述第二介质膜仅填充于所述沟槽中且仅填充于所述沟槽的部分深度中；

步骤七、在形成有所述第二介质膜的所述硅基片的背面进行第二导电类型离子的注入在所述第二场阻断层的顶部形成所述IGBT器件的集电区；

步骤八、将所述第二介质膜去除；

步骤九、在所述沟槽中淀积第一导电类型的多晶硅或外延层，所述多晶硅或外延层的厚度满足将所述沟槽完全填充；所述多晶硅或外延层同时也形成于是所述沟槽外部的所述硅基片的背面表面、以及所述硅基片正面的所述第一介质膜上；

步骤十、将形成于所述硅基片正面的所述第一介质膜上所述多晶硅或外延层去除；

步骤十一、将位于所述沟槽顶部以及所述沟槽外部的所述硅基片的背面表面的所述多晶硅或外延层去除，使所述多晶硅或外延层仅完全填充于所述沟槽中，由填充于所述沟槽中的所述多晶硅或外延层组成所述快速恢复二极管的第一电极区；之后，在所述硅基片的背面淀积第三介质膜，该第三介质膜将所述硅基片的背面保护好。

5.如权利要求4所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于：步骤二形成所述沟槽后，在所述硅基片的背面表面具有厚度大于20埃的第四介质膜。

6.如权利要求4所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于：所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

7.如权利要求6所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于：步骤三中所述第一离子注入区的垂直注入的N型离子为磷，注入能量为200KEV～3000KEV，注入剂量为1E11CM^-2～1E14CM^-2。