[发明专利]一种隧穿型逆导IGBT及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种隧穿型逆导IGBT及其制作方法。

背景技术

逆导型IGBT是一种在承受反压时，可以允许电流从发射极流向集电极的IGBT。附图1为在同一坐标系中绘制的普通IGBT的“漏电流I_c—反偏电压V_CE”特性曲线图和逆导型IGBT的“漏电流I_c—反偏电压V_CE”特性曲线图。从附图1可以看出，当反偏电压V_CE小于反向截止电压V_CE（max）时，普通IGBT存在极小的漏电流I_c，当反偏电压达到反向截止电压V_CE（max）时，普通IGBT的集电结发生雪崩而击穿，也就是说，普通IGBT的几乎无法实现反向导通。但是，当使用IGBT驱动感性负载时，为了给电感提供续流通道，通常需要IGBT具有反向导通能力。

现有技术中，获得具有反向导通能力的IGBT的方法包括两种，第一种是将一个普通IGBT与同等电压级别的PIN二极管反并联，这种方式的IGBT的缺陷在于，寄生电感较大、可靠性也较差；第二种是将普通IGBT的芯片与FRD的芯片反并联后封装到同一单管或模块中，这种方式的IGBT虽然能够减少寄生电感，但是，成本较高且电路的体积较大。

为了获得具有逆导能力的IGBT，曾有一种短路集电极型逆导IGBT问世，附图2为短路集电极型逆导IGBT的局部结构示意图，从附图2可以看出，该IGBT是在P⁺集电极区04加入N⁺集电极区03，直接将N⁺缓冲层2通过N⁺集电极区03连接到背面金属上，使P⁺区、P^-基区、N^-漂移区01、N⁺集电极区03形成逆导通道。但是，这样形成的短路集电极型逆导IGBT在导通初期，电流密度很小，反偏电压V_CE很小，但是，当反偏电压V_CE大于一特定值V_P时，反偏电压V_CE会陡降，电流密度则陡增，附图3短路集电极型逆导IGBT的“集电极-发射极电流—集电极-发射极电压”特性曲线，在附图3上出现一大段负阻区，即短路集电极型逆导IGBT存在回跳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种在IGBT的集电结的部分区域引入隧道结结构而使IGBT芯片具有逆导能力的隧穿型逆导IGBT及其制造方法。

本发明提供的隧穿型逆导IGBT包括P⁺区、P^-基区、N^-漂移区、N⁺缓冲层、P⁺集电极，在所述P⁺集电极和N⁺缓冲层内引入N⁺⁺区，在所述P⁺集电极内于所述N⁺⁺区底部引入P⁺⁺区，所述P⁺⁺区与所述N⁺⁺区底部接触，所述使得所述P⁺区、P^-基区、N^-漂移区、N⁺缓冲层、N⁺⁺区和P⁺⁺区构成逆导通道，所述N⁺⁺区和P⁺⁺区形成隧道结，所述隧道结的掺杂浓度为10¹⁹/cm³～10²⁰/cm³。

作为优选，所述掺杂浓度为5×10¹⁹/cm³。

作为优选，所述隧道结为突变结。

本发明提供的隧穿型逆导IGBT的制造方法包括以下步骤：

在IGBT的P⁺集电极和N⁺缓冲层内注入高剂量的N型杂质，

激活所述N型杂质，使之形成N⁺⁺区，

在所述P⁺集电极内加入含有P型掺杂剂的合金，所述P型掺杂剂的合金与所述N⁺⁺区的底部接触，

使所述P型掺杂剂的合金融化，使所述P型掺杂剂从所述合金中扩散出来形成P⁺⁺区，

其中，