[发明专利]TE_cooler IGBT结构及其制备、调节方法

说明书

本发明提供TE_cooler IGBT结构及其制备、调节方法，其中，TE_cooler IGBT结构，包括N型衬底、TE_cooler P/N、P阱、栅极氧化层、场氧化层、层间介质、金属层、第一钝化层、场中止层、P+结构层、集电极和第二钝化层。本发明提供的TE_cooler IGBT结构，通过在IGBT中增加TE_cooler的结构从而极大加强IGBT导热散热效果，并且，制冷量可通过增加TE_cooler器件对数或减少电阻或调整电流等方式进行调节，使用更加方便。

技术领域

本发明涉及功率器领域，特别涉及TE_cooler IGBT结构及其制备、调节方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(以下简称IGBT)是由双极结型晶体三极管(以下简称BJT)和绝缘栅型场效应k管(以下简称MOS)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,兼有金属-氧化物半导体场效应晶体管(以下简称MOSFET₎的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。在交流电机、逆变器、照明电路、牵引传动等DC 600V及以上的变流系统中得到广泛应用。

但是IGBT器件热流密度越来越大，若没有良好的散热措施，则IGBT器件的温度可能达到或超过器件结温，从而导致器件性能的恶化以致损坏。为解决IGBT器件的散热问题，公开号为CN109817591A，公开日为20190528的中国专利申请中公开了一种高功率密度IGBT模块的双面水冷散热结构及加工工艺，其结构包括IGBT子单元、二极管子单元、覆铜陶瓷基板、缓冲垫片、焊料层、导热硅脂层、石墨烯散热层以及上下水冷板散热器。通过石墨烯散热层将转移至指定位置的芯片表面作为快速横向散热层，将芯片的局部热量迅速横向铺开，实现局部热点快速降温。

上述通过石墨烯散热层散热的方式虽然能够起到一定的散热效果，但散热效果不能根据实际需要进行调节。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的现有的IGBT的散热效果不能根据实际需要进行调节问题，本发明提供TE_cooler IGBT结构及其制备、调节方法，其中，TE_cooler IGBT结构，包括N型衬底；所述N型衬底一侧设有若干交替的P+区和N+区形成的TE_cooler P/N结构；

所述N型衬底的正面设有若干P阱；所述P阱内设有发射极；所述P阱上设有栅极氧化层；所述栅极氧化层一侧设有延伸至TE_cooler P/N结构正面的场氧化层；栅极氧化层和场氧化层上设有层间介质、金属层和第一钝化层；

所述N型衬底的背面设有场中止层、P+结构层、集电极；所述集电极和TE_coolerP/N结构背面均设有第二钝化层。

进一步地，所述层间介质的厚度为0.4-0.6μm。

进一步地，所述场氧化层的厚度为7450A-7550A。

本发明另外提供一种如上任意所述的TE_cooler IGBT结构的制备方法，所述方法步骤如下：

S10、在N-衬底正面光刻注入的P+和N+形成P+层和N+层，然后往上生长N-，重复多次，形成TE_cooler中的P/N结构；

S20、然后所述N-衬底和TE_cooler中的P/N结构进行表面场氧化，形成场氧化层后再进行栅氧化层的生长，并在栅氧化层上积多晶硅，利用栅极光刻蚀刻形成栅极；

S30、然后全面注入B11/90KeV/1E12 CM-3形成PW沟道区；光刻注入第二离子形成N+发射区；然后再在表面生长层间介质后进行光刻蚀刻和第三离子注入和退火形成接触区；

S40、在所述接触区上淀积金属光刻蚀刻形成金属发射极和TE_cooler的正负级；然后淀积钝化层光刻蚀刻形成第一钝化层，完成正面制备；