功率器件-MPT-TI-IGBT的结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种功率器件-MPT-TI-IGBT的结构，正面结构包括漂移区、栅极、栅氧、发射区、包围在发射区下部将发射区与漂移区隔开的基区、及重掺杂区，所述发射区和重掺杂区与发射极连接，所述发射区和漂移区与栅极连接，所述栅极通过栅氧与半导体区域绝缘；背面结构包括集电区、短路区、及位于漂移区下方的微穿通区，所述集电区和短路区相间分布的结构与集电极金属相连引出集电极。本发明专利技术提供的一种功率器件-MPT-TI-IGBT不仅关断速度快，而且可以降低器件的导通压降及通态损耗。

Structure of power device -MPT-TI-IGBT and preparation method thereof

The present invention provides a structure of -MPT-TI-IGBT power device, positive structure includes a drift region and a gate, gate oxide, the launch area, surrounded by the base, in the emission region will lower emission region and the drift region separated and heavily doped region, the emission region and the heavily doped region and the emitter connection, the transmission connection and the gate region and the drift region, the gate insulating through the gate oxide and semiconductor region; the collector region, District, and is located in the short drift region below the micro perforating zone includes the back structure, the collector structure and the collector metal region and short region spaced out of the collector is connected with a draught. The power device -MPT-TI-IGBT provided by the invention not only has fast switching speed, but also can reduce the turn-on voltage drop and the on state loss of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件，特别涉及一种功率器件-MPT-TI-IGBT的结构及其制备方法。
技术介绍
VDMOS器件的背面是N型半导体，属于单极器件，开关速度快，但是随着耐压的增加，器件的导通压降迅速增大。IGBT器件的背面是P型半导体，在导通时P型集电极会注入大量的空穴，从而发生电导调制效应，降低了导通压降。但另一方面由于注入了大量少子，器件关断时需要将过剩的少子复合掉，这导致器件关断较慢。传统的技术是以比较厚的硅片为基础的，在关断期间整个衬底中电场强度线性下降，最后到零。这种电场分布对应的杂质浓度分布是一种很差的分布，意味着导通状态下导通电阻相当大，器件的饱和压降VCE较高，通态损耗大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种关断速度快、功耗小的功率器件-MPT-TI-IGBT的结构及其制备方法为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种功率器件-MPT-TI-IGBT的结构，正面结构包括漂移区、栅极、栅氧、发射区、包围在发射区下部将发射区与漂移区隔开的基区、及重掺杂区，所述发射区和重掺杂区分别与发射极连接，所述发射区和漂移区分别与栅极连接，所述栅极通过栅氧与半导体区域绝缘；背面结构包括集电区、短路区、及位于漂移区下方的微穿通区，所述集电区和短路区相间分布的结构与集电极金属相连引出集电极。本专利技术还提供了一种功率器件-MPT-TI-IGBT的制备方法：在完成器件的正面结构后，先在漂移区下面制备微穿通区，然后通过两次光刻，注入P型掺杂或N型掺杂，制作集电区和短路区，最后背面金属化形成集电极金属。所述制备微穿通区包括：在P型衬底上外延一层微穿通区。所述制备微穿通区包括：先取N型衬底半导体做为漂移区，然后减薄后从背面注入第一导电类型的杂质，并扩散形成微穿通区。所述制备微穿通区包括：先完成器件的正面工艺，将硅片从背面减薄后，从背面注入第一导电类型的杂质，并扩散形成微穿通区。制备功率器件-MPT-TI-IGBT的另一种方法：在完成器件的正面结构后，在漂移区下面制备微穿通区后先整体注入P型掺杂或N型掺杂，然后掩膜，光刻掉部分区域的Si至杂质射程外的深度后，再注入N型掺杂或P型掺杂后退火形成短路区或集电区，最后背面金属化形成集电极金属。所述制备微穿通区包括：在P型衬底上外延一层微穿通区。所述制备微穿通区包括：先取N型衬底半导体做为漂移区，然后减薄后从背面注入N型掺杂并扩散形成微穿通区。所述制备微穿通区包括：先完成器件的正面工艺，将硅片从背面减薄后，从背面注入第一导电类型的杂质，并扩散形成微穿通区。本专利技术提供的功率器件-MPT-TI-IGBT，在功率器件TI-IGBT的基础上，采用了MPT技术，即在集电极与漂移区之间加入第一导电类型的微穿通区，可以使功率器件TI-IGBT的电压阻断能力与衬底厚度不再有关系，基区可以明显减薄，这就使得IGBT具有更低的导通电阻、饱和压降、以及更低的通态损耗。而且又能降低该发射结的注入系数，以抑制“晶闸管效应”，同时，在硬开关应用时，微穿通区还具有另一个优越性，即它能比传统IGBT关断更快，基本没有电流拖尾，这就减少了功率损耗，因为电流拖尾造成的功耗在总开关损耗中占有不少比例。附图说明图1为本专利技术实施例提供的功率器件MPT-TI-IGBT的平面型结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的功率器件MPT-TI-IGBT的沟槽型结构示意图。图3为本专利技术实施例一提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶形状后注入N型掺杂（或P型掺杂）的示意图。图4为本专利技术实施例一提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中去胶退火后形成第一（或第二）导电类型的短路区（或集电区）的示意图。图5为本专利技术实施例一提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶形状后注入P型掺杂（或N型掺杂）的示意图。图6为本专利技术实施例一提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中去胶退火后形成第二（或第一）导电类型的集电区（或短路区）的示意图。图7为本专利技术实施例一提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中背面金属化示意图。图8为本专利技术实施例二提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中整个硅片背面注入P型掺杂（或N型掺杂）的示意图。图9为本专利技术实施例二提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中退火后在整个硅片上形成第一（或第二）导电类型的短路区（或集电区）的示意图。图10为本专利技术实施例二提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶并在硅片部分区域保留短路区（或集电区）的示意图。图11为本专利技术实施例二提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中注入N型掺杂（或P型掺杂）后去胶退火形成第二（或第一）导电类型的集电区（或短路区）的示意图。图12为本专利技术实施例二提供的制备功率器件MPT-TI-IGBT步骤中背面金属化的示意图。具体实施方式参见图1，本专利技术实施例提供的一种功率器件MPT-TI-IGBT的结构，正面结构包括漂移区106、栅极101、栅氧102、发射区104、包围在发射区下部将发射区与漂移区隔开的基区103、及重掺杂区105，发射区104和重掺杂区105分别与发射极连接，发射区104和漂移区106分别与栅极101连接，栅极101为平面栅，位于半导体表面，栅极101通过栅氧102与半导体区域绝缘；背面结构包括集电区109、短路区108、及位于漂移区106下方的微穿通区107，集电区109和短路区108相间分布的结构与集电极金属相连引出集电极。参见图2，栅极101也可位于沟槽内部，通过热氧化生长在沟槽侧壁的栅氧102与底部的二氧化硅薄层一起将栅极101与半导体区域绝缘。本专利技术提供的功率器件-MPT-TI-IGBT的制备方法：通过常规工艺完成器件的正面结构后，先在漂移区106下面制备微穿通区，然后通过两次光刻，分别刻出集电区109窗口和短路区108窗口，再分别注入N型掺杂（或P型掺杂）后退火形成短路区108和集电区109，最后背面金属化；也可以先整体注入P型掺杂（或N型掺杂），然后掩膜，光刻掉部分区域的Si至杂质射程外的深度后，再注入N型掺杂（或P型掺杂）后退火形成短路区108或集电区109，最后背面金属化。实施例一：正面工艺完成后将硅片从背面减薄后，在漂移区106下面形成微穿通层107；参见图3，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件‑MPT‑TI‑IGBT的结构，其特征在于：正面结构包括漂移区、栅极、栅氧、发射区、包围在发射区下部将发射区与漂移区隔开的基区、及重掺杂区，所述发射区和重掺杂区分别与发射极连接，所述发射区和漂移区分别与栅极连接，所述栅极通过栅氧与半导体区域绝缘；背面结构包括集电区、短路区、及位于漂移区下方的微穿通区，所述集电区和短路区相间分布的结构与集电极金属相连引出集电极。

【技术特征摘要】
2012.11.23 CN 201210482780.91.一种功率器件-MPT-TI-IGBT的结构，其特征在于：正面结构包括
漂移区、栅极、栅氧、发射区、包围在发射区下部将发射区与漂移区隔开
的基区、及重掺杂区，所述发射区和重掺杂区分别与发射极连接，所述发
射区和漂移区分别与栅极连接，所述栅极通过栅氧与半导体区域绝缘；背
面结构包括集电区、短路区、及位于漂移区下方的微穿通区，所述集电区
和短路区相间分布的结构与集电极金属相连引出集电极。
2.一种权利要求1所述的功率器件-MPT-TI-IGBT的制备方法，其特
征在于，包括：在完成器件的正面结构后，先在漂移区下面制备微穿通区，
然后通过两次光刻，注入P型掺杂或N型掺杂，制作集电区和短路区，最
后背面金属化形成集电极金属。
3.根据权利要求2所述的功率器件-MPT-TI-IGBT的制备方法，其特
征在于，所述制备微穿通区包括：
在P型衬底上外延一层微穿通区。
4.根据权利要求2所述的功率器件-MPT-TI-IGBT的制备方法，其特
征在于，所述制备微穿通区包括：
先取N型衬底半导体作为漂移区，然后减薄后从背面注入第一导电类型
的杂质，并扩散形成微穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱阳军，卢烁今，张文亮，张杰，田晓丽，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，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：北京;11