[发明专利]一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法

说明书

本公开涉及一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法，涉及半导体领域，本公开晶体管包括背面金属层(101)、背面第一导电类型区(102)、缓冲层(104)、漂移层(105)、正面第一导电类型区(108)、栅极(106)、正面金属层(110)、层间绝缘层(109)、背面第二导电类型区(103)和正面第一导电类型区(108)，二极管沟槽区(106‑1)，二极管沟槽区(106‑1)直接接触正面金属层(110)，被第三导电类型区(111)包裹；第三导电类型区(111)注入以下物质中的至少一者：重金属、氢离子、氦离子；本公开第三导电类型区(111)注入的物质可以吸附多数的空穴或者电子载流子，因而能实现抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰，减小反向恢复时间。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体地涉及一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管及其制作方法。

背景技术

现有传统trench(沟槽)绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)器件背面的结构通常为N型缓冲层加上一薄P型层，这一结构导致了传统trench IGBT没有续流能力，这就要求在实际应用时IGBT器件需并联二极管进行续流，这一方面增加了制造成本和难度，另一方面IGBT和二极管也存在匹配难的问题。

针对这一现状，有人提出了逆导型trench IGBT，其结构为保持传统trench IGBT器件正面结构不变，在trench IGBT背面部分掺杂N型杂质，在背面就形成了N型杂质与P型杂质共存形态，背面的N型杂质区和正面的P型杂质区就分别形成了二极管阴极和阳极结构。相较传统的trench IGBT，逆导型trench IGBT集成了二极管特性，在应用中可单独使用，无需并联二极管。

但是这种逆导型trench IGBT将二极管的阳极和IGBT的发射极共用同一个结构，未充分考虑到IGBT和二极管的工作特性差异，这就造成了逆导型trench IGBT开通关断损耗增加，集成的二极管工作时反向恢复电流尖峰过大，反向恢复时间过长的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管，该晶体管可以抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰，减小反向恢复时间，实现器件平稳工作。

为了实现上述目的，本公开提供一种逆导型沟槽绝缘栅双极型晶体管，包括：

背面金属层、背面第一导电类型区、缓冲层、漂移层、正面第一导电类型区、栅极、正面金属层、层间绝缘层、背面第二导电类型区和正面第一导电类型区，其中，所述背面第一导电类型区、所述缓冲层和所述漂移层为第一导电类型，所述背面第二导电类型区和所述第二导电类型区为第二导电类型；

还包括二极管沟槽区，所述二极管沟槽区和所述第三导电类型区在所述漂移层与所述正面金属层之间，所述二极管沟槽区与所述正面金属层直接接触，并且被第三导电类型区包裹；

其中，所述第三导电类型区为所述第二导电类型，并注入以下物质中的至少一者：重金属、氢离子、氦离子；所述第一导电类型与所述第二导电类型的类型不同。

由于本公开的第三导电类型区中注入的铂重金属、H离子，He离子可以形成缺陷复合中心。缺陷复合中心的作用是当功率器件工作在二极管模式时，缺陷复合中心可捕获并复合过剩的多数载流子，通过这一工作机制就能实现抑制二极管反向恢复时的过冲电压尖峰，减小反向恢复时间，实现器件平稳工作。

可选地，所述第三导电类型区将所述栅极和所述二极管沟槽区之间的区域填充满。

由于本公开的第三导电类型区基本将IGBT区的二极管沟槽区的底部包裹，这也有利于减小二极管沟槽区的电场集中程度，起到保护IGBT二极管沟槽区的作用。

可选地，与所述二极管沟槽区相邻的所述栅极被所述第三导电类型区包裹住。