The invention discloses a method for manufacturing epitaxial wafer of semiconductor power devices in the back of the back of the device structure includes the following features: on the back of the main device doped region is introduced in the epitaxial growth layer, wherein P+ zone 14 is dug trench fill sub P+ epitaxial layer removed after the epitaxial substrate surface is formed in the substrate on the surface, or by at least one growth of epitaxial layer is formed, and the back structure of PT-IGBT is the most different back structure of the invention of electronic channels, when the device is in shutdown, electrons can quickly flow through electronic channels to the back electrode, reduce switch loss, complete the process before, the wafer grinding thin near the middle P+ zone to 14 place only back metallization form the back electrode.
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术是涉及一种半导体功率器件的结构,更具体地说是涉及一种制造在外延硅片上半导体功率器件的背面结构。
技术介绍
:1980年,美国RCA公司申请了第一个IGBT专利,1985年日本东芝公司做出了第一个工业用IGBT。从器件的物理结构上来说,它是非透明集电极穿通型IGBT,简称为穿通型IGBT(PunchthroughIGBT-缩写为PT-IGBT)。PT-IGBT是制造在外延硅片上,一般是在P+衬底上生长一层N型缓冲区,然后再长一N-区,要制造1200V耐压器件,便需要生长一N型缓冲区,掺杂浓度约为1×1017/cm3,厚度约为10um,然后再生长一外延层厚度约为110um,掺杂浓度约为5×1013/cm3至1×1014/cm3的N-区,这是相当厚的外延层。若要制造耐压更高的PT-IGBT,如耐压为2500V或3300V,则N-区需要更厚和更高的电阻率。生长这样规格的外延,技术上有困难,而且成本会急剧增高,所以,PT-IGBT一般只适用于耐压为400V至1200V范围内。早期的PT-IGBT的关断时间相对很长,约有数微秒,为了减短关断时间,提高开关速度,于90年代后,一般都引用高能粒子辐照技术(如电子辐照,氢离子或氦离子辐照等)减小器件中过剩载流子寿命。这种方法能提高PT-IGBT的开关速度,但会使通态电压降为负温度系数。即在导通状态下,如果保持流经集电极电流不变,则集电极至发电极之间的电压差会随温度升高而降低。在应用时,假如器件某处局部温度较高,则会有更多导通电流流经该处,这会使该处温度变得更高,从而有可能使器件进入一个正反馈状态 ...
【技术保护点】
一种制造在外延硅片上半导体功率器件包括前面结构与背面结构,前面结构是制造在硅外延层表面上,背面结构至少包括以下部分:(1)在半导体背表面至少有一独立的P+区14,宽度大于10um,这P+区的一边与背面金属相连接形成欧姆接触,另一边是N型缓冲区10,这P+区的掺杂最高浓度范围为5×1018/cm3至1×1020/cm3;(2)在靠近半导体背表面至少有一N型缓冲区10,宽度大于10um,这N型缓冲区10在靠近半导体背表面的一边有部分边界是与P+区14相连接,有部分边界是与衬底12相连接,另一边是较低浓度掺杂N型基区9,这N型缓冲区的掺杂最高浓度范围为1×1015/cm3至5×1018/cm3;(3)半导体背表面有两种不同的掺杂区与背面金属接触,这两种不同的掺杂区是P+区14和衬底12,其中P+区是在低掺杂衬底表面挖沟槽並填上外延层后再去掉衬底表面上的外延层形成的,或经由至少一次生长处延层形成的,衬底掺杂浓度低于1×1018/cm3;(4)半导体背表面与背面金属层相连接形成背面电极,其中金属层与P+区14形成欧姆接触与衬底12形成非欧姆接触。
【技术特征摘要】
1.一种制造在外延硅片上半导体功率器件包括前面结构与背面结构,前面结构是制造在硅外延层表面上,背面结构至少包括以下部分:(1)在半导体背表面至少有一独立的P+区14,宽度大于10um,这P+区的一边与背面金属相连接形成欧姆接触,另一边是N型缓冲区10,这P+区的掺杂最高浓度范围为5×1018/cm3至1×1020/cm3;(2)在靠近半导体背表面至少有一N型缓冲区10,宽度大于10um,这N型缓冲区10在靠近半导体背表面的一边有部分边界是与P+区14相连接,有部分边界是与衬底12相连接,另一边是较低浓度掺杂N型基区9,这N型缓冲区的掺杂最高浓度范围为1×1015/cm3至5×1018/cm3;(3)半导体背表面有两种不同的掺杂区与背面金属接触,这两种不同的掺杂区是P+区14和衬底12,其中P+区是在低掺杂衬底表面挖沟槽並填上外延层后再去掉衬底表面上的外延层形成的,或经由至少一次生长处延层形成的,衬底掺杂浓度低于1×1018/cm3;(4)半导体背表面与背面金属层相连接形成背面电极,其中金属层与P+区14形成欧姆接触与衬底12形成非欧姆接触。2.根据权利要求1所述在部分(4)之半导体背表面,其特征在于它的形成是把完成器件前部结构后,对硅衬底背面进行研磨处理,研磨衬底至P+区14处之中间附近,然后去除研磨引起的缺陷。3.根据权利要求1所述在部分(1)之P+区14,其特征在于有多于一个P+14区,其中至少有一个P+区14的宽度大于100um。4.一种制造在外延硅片上半导体功率器件包括前面结构与背面结构,前面结构是制造在硅外延层表面上,背面结构至少包括以下部分:(1)在半导体背表面至少有一独立的P+区14,宽度大于10um,这P+区的一边与背面金属相连接形成欧姆接触,另一边是N型缓冲区10,N型缓冲区的掺杂最高浓度范围为1×1015/cm3至5×1018/cm3,这P+区的掺杂最高浓度范围为5×1018/cm3至1×1020/cm3;(2)在靠近半导体背表面至少有一独立的低浓度掺杂的P型区16,宽度大于10um,这低浓度掺杂的P型区16是在P+掺杂区之间,这低浓度掺杂的P型区16有一边与背面金属相连接,有一边是N型缓冲区10,这低浓度掺杂的P型区16的掺杂最高浓度范围为1×1014/cm3至1×1018/cm3;(3)在靠近半导体背面有四种不同的掺杂区,这四种不同的掺杂区是P+区14,低浓度掺杂的P型区16,N型缓冲区10和N型基区9,其中N型缓冲区10和N型基区9是在生长外延层过程中形成的,其中P+区14区是在低掺杂衬底表面挖沟槽並填上P+外延层后再去掉衬底表面上的P+外延层形成的,或经过至少一次生长处延层形成的;其中低浓度掺杂的P型区16可以是在生长外延层过程中形成的,亦可以是在完成背面研磨后由离子注入形成的;(4)半导体背表面有两种不同的掺杂区与背面金属层相连接形成背面电极,其中有两种情况:第一种情况是其中P+区14与金属层形成欧姆接触和低浓度掺杂的P型区16与金属层形成非欧姆接触,第二种情况是其中P+区14与金属层形成欧姆接触和低浓度掺杂衬底12与金属层形成非欧姆接触。5.根据权利要求4所述在部分(1)之P+区14,其特征在于有多于一个P+14区,其中至少有一个P+区...
【专利技术属性】
技术研发人员:苏冠创,黄升晖,
申请(专利权)人:南京励盛半导体科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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