一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供公开了一种RC-IGBT及其制作方法，该制作方法包括：提供一衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成阱区；在所述阱区内形成源区；在所述衬底下表面内形成集电区；形成正面电极结构以及背面电极结构；对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区的载流子寿命。所述制作方法通过对漂移区进行载流子寿命控制，降低漂移区的载流子寿命，FRD从正偏转换为反偏时，注入到漂移区11的载流子可以快速的被复合掉，提高了关断速度，进而提高了开关速度。

Reverse conduction type insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof

The invention provides a RC-IGBT and its manufacturing method, the manufacturing method comprises: providing a substrate, the substrate having a drift region; the surface within the well region is formed on the substrate; forming a source region in the well region; in the collector region is formed in the surface of the substrate; forming a positive the configuration of the electrode and back electrode structure; for carrier lifetime control of the drift region, reduce the carrier lifetime in the drift region. The method of making the carrier lifetime control of the drift region, reduce the carrier lifetime in the drift region, is converted to FRD from the partial reverse bias, the 11 carriers injected into the drift region can quickly be composite off, improves the switching speed and increase switching speed.

【技术实现步骤摘要】
一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，更具体的说，涉及一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的高速开关特性的优点，因此，IGBT器件被广泛应用到交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。逆导型绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT，ReverseConducting-InsulatedGateBipolarTransistor)是具有国际前瞻性的一种新型IGBT器件，它将传统的与IGBT芯片反并联封装在一起的快速恢复二极管(FRD，FastRecoveryDiode)与IGBT集成在同一芯片上，提高了功率密度，降低了芯片面积、制作成本以及封装成本，同时提高了IGBT的可靠性。参考图1，图1为现有的一种RC-IGBT的结构示意图，包括：漂移区11；位于漂移区11上表面内的阱区12；位于阱区12内的源区13。在漂移区11上表面设置有栅极结构14以及位于阱区12与源区13上表面的金属发射极15。在漂移区11的下表面设置有集电区16，在集电区16下表面设置有金属集电极17。其中，阱区12是P型轻掺杂(P-)区，为环形结构；源区13为是N型重掺杂(N+)区，为环形结构；漂移区11为N型轻掺杂(N-)区；集电区16是P型重掺杂(P+)区与N+区的交替结构。开关速度是衡量RC-IGBT性能的一个重要参数，现有的RC-IGBT开关速度较慢。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种RC-IGBT及其制作方法，提高了RC-IGBT的开关速度。为实现上述目的，本专利技术提供如下方案：一种RC-IGBT的制作方法，该制作方法包括：提供一衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成阱区；在所述阱区内形成源区；在所述衬底下表面内形成集电区；形成正面电极结构以及背面电极结构；对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区的载流子寿命。优选的，在上述制作方法中，所述对所述漂移区进行载流子寿命控制为对所述衬底上表面进行电子辐照。优选的，在上述制作方法中，所述电子辐照的辐照剂量大于10KGS。优选的，在上述制作方法中，进行载流子寿命控制后的漂移区的载流子寿命时间为10ns-10000ns，包括端点值。本专利技术还提供了一种RC-IGBT，该RC-IGBT包括：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在所述衬底上表面内的阱区；设置在所述阱区内的源区；设置在所述衬底下表面内的集电区；设置在所述衬底上表面的正面电极结构；设置在所述衬底下表面的背面电极结构；其中，所述漂移区为经过电子辐照的半导体层。优选的，在上述RC-IGBT中，所述漂移区的载流子寿命时间为10ns-10000ns，包括端点值。通过上述描述可知，本专利技术提供的制作方法包括：提供一衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成阱区；在所述阱区内形成源区；在所述衬底下表面内形成集电区；形成正面电极结构以及背面电极结构；对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区的载流子寿命。所述制作方法通过对漂移区进行载流子寿命控制，降低漂移区的载流子寿命，FRD从正偏转换为反偏时，注入到漂移区11的载流子可以快速的被复合掉，提高了关断速度，进而提高了开关速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的一种RC-IGBT的结构示意图；图2-图7为本申请实施例提供的一种RC-IGBT的制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示的RC-IGBT，阱区13与背面相对的集电区14的N+区形成的二极管结构，即FRD，可导通反向电流(从发射极15到集电极17的电流)。FRD导通时，P-的阱区12向漂移区11注入空穴。IGBT导通时，集电区14的P+区向漂移区11注入空穴。FRD存在反向恢复电流，FRD从正偏转换为反偏时，注入到漂移区11的载流子并不能马上消失，因而造成反向电流，称为反向恢复电流。反向恢复电流的存在导致FRD从正偏到反向阻断所需要的时间，称为反向恢复时间，反向恢复时间会降低RC-IGBT的开关速度。通过降低形成阱区12的P-区以及形成集电区16的P+区的P型离子的掺杂浓度，能够降低阱区12以及集电区14对漂移区的空穴注入，即漂移区11的载流子浓度将被降低，因此载流子消失所需要的时间变短，从而FRD缩短反向恢复时间，提高RC-IGBT的开关速度。虽然上述方法可以降低FRD的反向恢复时间，但是，降低阱区12以及集电区16的P型离子浓度将使得RC-IGBT的导通电压增大，静态损耗增大。且降低阱区12的P型离子浓度将使阱区12在反偏时容易穿通，使RC-IGBT耐压降低。为解决上述问题，本申请实施例提供了一种RC-IGBT的制作方法，参考图2-图7，图2-图7为本申请实施例提供的一种RC-IGBT的制作方法的流程示意图，包括：步骤S11：如图2所示，提供一衬底，所述衬底具有漂移区21。可采用N-的衬底，使得漂移区21为N-区。步骤S12：如图3所示，在所述衬底上表面内形成阱区22。采用掩膜板，对所述衬底上表面进行P型离子掺杂，形成P+的阱区22。图3为切面图，阱区22为环形结构。步骤S13：如图4所示，在所述阱区22内形成源区23。采用模板，对衬底上表面进行N型离子掺杂，形成N+的源区23。同样，源区23为环形结构。步骤S14：如图5所示，在所述衬底下表面内形成集电区26。需要对衬底的下表面进行一次N型离子掺杂以及一次P型离子掺杂，在衬底下表面内形成多个交替分布的N+区以及P+区。需要两次离子掺杂，每次掺杂需要采用对应的掩膜板。步骤S15：如图6所示，形成正面电极结构以及背面电极结构。所述正面电极结构包括：设置在衬底上表面的栅极结构24以及金属发射极25。所述背面电极结构为设置在衬底下表面的金属集电极27。步骤S16：如图7所示，对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区21的载流子寿命。在本实施例中，所述对所述漂移区21进行载流子寿命控制为对所述衬底上表面进行电子辐照。采用高能电子束对衬底上表面进行辐照，对漂移区21进行全局寿命控制，降低其载流子寿命，从而加快了载流子的复合速度，使得RC-IGBT的关断特性变快，提高了RC-IGBT的开关速度。降低漂移区的载流子寿命，当FRD从正偏转换为反偏时，注入到漂移区11的载流子会马上被复合掉，缩短了反向恢复电流以及反向恢复时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RC‑IGBT的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成阱区；在所述阱区内形成源区；在所述衬底下表面内形成集电区；形成正面电极结构以及背面电极结构；对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区的载流子寿命。

【技术特征摘要】
1.一种RC-IGBT的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成阱区；在所述阱区内形成源区；在所述衬底下表面内形成集电区；形成正面电极结构以及背面电极结构；对所述漂移区进行载流子寿命控制，降低所述漂移区的载流子寿命。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述对所述漂移区进行载流子寿命控制为对所述衬底上表面进行电子辐照。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述电子辐照的辐照剂量大于10KGS。4.根据权利要求1所述的制作方...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕渊，朱阳军，卢烁今，田晓丽，
申请(专利权)人：上海联星电子有限公司，江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31