[发明专利]一种逆导型绝缘栅双极性晶体管结构及其制备方法

说明书

一种逆导型绝缘栅双极性晶体管结构及其制备方法，本发明涉及于功率半导体器件，针对现有技术RC‑IGBT器件中存在的问题，本发明提供一种新型RC‑IGBT的器件结构及其制造方法，以在有效抑制器件的开启电压折回现象(snap back)的基础上，改善器件内部电流分布的均匀性，减低器件的导通损耗，提升器件的可靠性。本发明提供的技术方案是在n型场截止层的内部设n‑型缓冲层，所述n‑型缓冲层位于n+阴极区之上，且所述n‑型缓冲层的峰值掺杂浓度低于所述n型场截止层的峰值掺杂浓度。

技术领域

本发明涉及于功率半导体器件，特别是逆导型绝缘栅双极性晶体管(RC-IGBT)的结构及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极性晶体管(IGBT)是电子系统中的关键半导体元件，被广泛应用于各种中高压功率控制系统中，如马达驱动、电能转换等。IGBT器件包含三个电极：集电极、发射极、以及用于控制器件开关的栅极。一般地，传统的IGBT在栅极关断时等效为一个基区开路的PNP管，因此不具备反向续流能力，导致传统的IGBT只能作为一个单向导通器件，即电流只能从集电极流向发射极。但是多数功率电路系统都有电流双向导通的需求，因此，实际应用中往往将IGBT与二极管(Diode)反向并联使用，通过两种器件共同实现电流双向导通，但是这种方案不可避免地增加了器件的数量和系统成本。针对此问题，近年来一种新型的逆导型IGBT(Reverse-Conducting IGBT,简称RC-IGBT)结构被提出。与传统的IGBT相比，RC-IGBT将反向并联二极管与传统的IGBT集成于同一块芯片上，使得RC-IGBT的电流既可以由集电极流向发射极，亦可由发射极流向集电极，从而用单一器件实现了原方案中两种器件的功能，大大提升了芯片的功率密度，节约了系统成本。

如图1中所示为一个现有技术的RC-IGBT器件001的元胞横截面结构示意图。需指出的是，本文件中所述的对应位置词如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”是对应于参考图示的相对位置。具体实施中并不限制固定方向。器件001有三个电极：位于顶部的发射极电极(图中标为“E”极)(121)，位于底部的集电极电极(图中标为“C”极)(122)，及栅电极(图中标为“G”极)(123)。器件001为沟槽型RC-IGBT，其栅电极(123)形成于n^-型漂移区(101)表面的一系列栅槽(110)中，并通过一层栅介质层(111)与对应栅槽(110)的侧壁之间隔离；在所述栅槽(110)附近有一个p型体区(102)，所述p型体区(102)与栅槽(110)的一个侧壁毗连；在p型体区(102)的上方有n⁺型发射极区(103)和p⁺型接触区(104)，所述n⁺型发射区(103)与沟槽(110)的一个侧壁毗连，且所述n⁺型发射区(103)和p⁺型接触区(104)与发射极电极(121)相连；所述发射极电极(121)与栅电极(123)之间通过层间介质层(112)隔离；在n^-型漂移区(101)的背部具有n型场截止层(105)，在n型场截止层(105)与器件背部的集电极电极(122)之间具有一个以上交错排布的p⁺型集电极区(106)及n⁺型阴极区(107)，相邻的n⁺型阴极区(107)之间被p⁺型集电极区(106)间隔。