[发明专利]一种低损耗IGBT芯片集电极结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低损耗IGBT芯片集电极结构及其制备方法，属于功率半导体器件技术领域。所述制备方法包括：在IGBT芯片的空间电荷区外的场截止层区域注入氢离子或氦离子，对所述氢离子或氦离子进行退火处理，形成空穴复合层。所述低损耗IGBT芯片集电极结构包括阳极、场截止层和空穴复合层。本发明可实现在降低器件关断损耗的同时，保证器件的漏电、导通压降和短路安全工作区。

技术领域

本发明涉及一种低损耗IGBT芯片集电极结构及其制备方法，属于功率半导体器件技术领域。

背景技术

IGBT芯片技术朝着功率损耗不断降低、电流密度不断提升、面积不断缩小的方向不断发展，涉及到在芯片的发射极结构、终端结构和集电极结构的不断优化，而集电极结构对芯片的关断损耗、开通损耗、短路、漏电、导通压降都起到了决定性的作用，如图1所示，通过调整集电极结构可以实现器件折中技术曲线的突破，实现新一代产品性能突破。

如图2和图3所示，现有IGBT集电极结构由阳极和场截止层组成，主要有热扩散形成的场截止层、热扩散形成的阳极、氢离子注入形成的场截止层、氢离子注入形成的阳极，根据不同的应用工况要求，采用以上2种方式的阳极和2种方式的场截止层组合而成就形成了现有的IGBT集电极结构。

在芯片面积、发射极和终端结构一定的条件下，调整背面集电极结构中的场截止层浓度和深度、阳极浓度和深度，还是属于同一代次技术水平的产品，如图1所示，很难在导通压降不变的情况下降低芯片的关断损耗、保证芯片的漏电和短路特性。

为降低器件的关断损耗，现有方式主要有：一种是采用了电子辐照工艺，在芯片引入缺陷，降低关断过程中的少子寿命和拖尾电流，这样导致器件漏电和导通压降的大幅度增加；第二是降低阳极浓度或者增加场截止层浓度，这样将导致导通压降的大幅度增加。

但在芯片面积、发射极和终端结构一定的条件下，调整背面集电极结构中的场截止层浓度和深度、阳极浓度和深度后，做出的产品还是属于同一技术代次的产品，如图1所示，很难在导通压降不变的情况下降低芯片的关断损耗，保证芯片的短路特性。如为了降低损耗，采用电子辐照寿命控制方式，这样将大幅度增加芯片的漏电和导通压降，很难在技术折中曲线上进行突破。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低损耗IGBT芯片集电极结构，优化IGBT芯片集电极结构，实现产品在技术折中上的突破，并且在降低器件关断损耗的同时，不影响芯片的漏电和导通压降。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种低损耗IGBT芯片集电极结构的制备方法，包括：

在IGBT芯片的空间电荷区外的场截止层区域注入氢离子或氦离子，对所述氢离子或氦离子进行退火处理，形成空穴复合层。

进一步地，所述在IGBT芯片的空间电荷区外的场截止层区域注入氢离子或氦离子步骤前，还包括：将IGBT芯片厚度减薄至预设厚度。

进一步地，所述氢离子的注入浓度低于场截止层的最高浓度。

进一步地，所述氦离子的注入剂量低于1*10¹³/cm²。

进一步地，所述氢离子的退火温度为≤400℃。

进一步地，所述氦离子的退火温度为≤500℃。

另一方面，本发明提供了一种低损耗IGBT芯片集电极结构，包括：阳极、场截止层和空穴复合层。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种低损耗IGBT芯片集电极结构所达到的有益效果包括：