[发明专利]横向RC-IGBT器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种横向RC‑IGBT器件及其制造方法，其集电极结构包括第二导电类型集电极短路区、第二导电类型电场阻止层以及第一导电类型集电区；连接金属与第二导电类型集电极短路区欧姆接触；所述集电极金属与第一导电类型集电区欧姆接触，多晶电阻区通过电阻区氧化层与第二导电类型集电极短路区、第一导电类型集电区间隔，电阻区氧化层支撑在第二导电类型集电极短路区、第一导电类型集电区上；多晶电阻区位于连接金属与集电极金属之间，且多晶电阻与连接金属、集电极金属接触，连接金属通过绝缘介质层与发射极结构、栅极结构绝缘隔离。本发明与现有工艺兼容，能有效抑制横向RC‑IGBT器件的负阻现象，提高IGBT器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件及其制造方法，尤其是一种横向RC-IGBT器件及其制造方法，属于IGBT器件的技术领域。

背景技术

IGBT是功率半导体器件中具有代表性的一类器件，因其同时具有高耐压、低导通压降、易驱动、开关速度快等优点，在开关电源、变频调速、逆变器等许多功率领域有重要的应用。IGBT产品是电力电子领域非常理的开关器件，它集合了高频、高压、大电流三大技术优势，同时又能够实现节能减排，具有很好的环境保护效益。

但是IGBT只是一个单向导通器件，在应用的时候需要一个反并联的二极管来承受反向电压，这就增加了IGBT的制造成本，以及带来封装、焊接等难题。2002年E.Napoli等人提出了一种能够反向导通的IGBT称为RC-IGBT，相比于传统无续流能力的IGBT，以N型IGBT器件为例，其特性在于其背部制作了与集电极连接的N+集电极短路区，该区域同器件中P型基区和N-漂移区形成了寄生二极管结构，在续流模式下该寄生二极管导通电流，但是这种传统RC-IGBT在正向导通的时候会出现一个负阻(snapback)效应。器件结构中N+源区、P型基区、漂移区、N型场截止层及N+区形成了寄生VDMOS结构。当器件正向导通时，在小电流条件下，背部P型集电区与N型电场阻止层形成的PN结由于压降不足无法开启，此时器件呈现出VDMOS特性。只有当电流增大到一定程度，使得集电极PN结由于压降高于该PN结开启电压后，P+型集电区才会向N-漂移区中注入空穴，进入IGBT模式形成电导调制效应，器件的正向压降会迅速下降，使得器件电流-电压曲线呈现出折回(Snapback)现象。在低温条件下Snapback现象更加明显，这会导致器件无法正常开启，严重影响电力电子系统的稳定性。

横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)是功率集成电路中的新型部件，它既有传统横向易于集成、驱动简单，易于控制的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代功率半导体集成电路的核心部件之一。由于横向RC-IGBT更有利于集成化的应用，进而可以实现功率集成电路与智能功率芯片。对于横向RC-IGBT器件，由表面N-漂移区承受阻断电压，集电极与N+短路区和P+集电区相接，其工作原理与纵向RC-IGBT类似。

综上，现有RC-IGBT具有snapback现象，不利于维持IGBT工作的稳定性，进而电力电子系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种横向RC-IGBT器件及其制造方法，其结构紧凑，与现有工艺兼容，能有效抑制横向RC-IGBT器件的负阻现象，提高IGBT器件的可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述横向RC-IGBT器件，包括第一导电类型衬底以及设置于所述第一导电类型衬底上部内的第二导电类型阱区；在所述第二导电类型阱区的一侧设置发射极结构以及栅极结构，在第二导电类型阱区的另一侧设置集电极结构；

所述集电极结构包括设置于第二导电类型阱区内的第二导电类型集电极短路区、第二导电类型电场阻止层以及位于所述第二导电类型电场阻止层内的第一导电类型集电区；所述第二导电类型集电极短路区位于栅极结构与第二导电类型电场阻止层之间，第一导电类型集电区、第二导电类型电场阻止层与第二导电类型集电极短路区接触；