RC-IGBT器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种RC‑IGBT器件，该RC‑IGBT正面形成该器件各功能区，该RC‑IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC‑IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的引导区，引导区所处位置不存在集电区。本发明专利技术还公开了一种RC‑IGBT器件制造方法。本发明专利技术在RC‑IGBT器件的N集电区版图设计加入了引导区结构，能引导IGBT尽快进入IGBT电导调制状态，能消除RC‑IGBT通态压降的snapback现象，对RC‑IGBT性能有较大提升。

RC-IGBT Device and Its Manufacturing Method

The invention discloses an RC IGBT device. The front of the RC IGBT forms each functional area of the device. The collector area formed on the back of the RC IGBT is arranged in a matrix. The guide area on the back of the RC IGBT is also provided to enable IGBT to enter the conductivity modulation state, and there is no collector area in the position of the guide area. The invention also discloses a manufacturing method of RC IGBT device. In the layout design of N collector area of RC IGBT device, the guiding zone structure is added, which can guide IGBT into the conductivity modulation state of IGBT as soon as possible, eliminate snapback phenomenon of on-state voltage drop of RC IGBT, and greatly improve the performance of RC IGBT.

【技术实现步骤摘要】
RC-IGBT器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种RC-IGBT器件。本专利技术还涉及一种RC-IGBT器件的制造方法。
技术介绍
传统的IGBT在产品应用时需要反并联一颗快恢复二极管，这颗二极管的作用主要是用于续流，并且IGBT在应用时电路中往往存在感性负载，自感会导致IGBT在器件关断瞬间出现额外的自感电压，对IGBT存在破坏，FRD可以将此自感电压短路，起到对IGBT的保护作用。而为了适应不同电路的需要，逆导型绝缘栅双极晶体管(RCIGBT)作为一个极具潜力的替代器件应运而生。相比传统IGBT器件，不仅在模块面积上有了相当大尺寸缩小，而且在性能上的优势也是非常明显。虽然RCIGBT有诸多的优势，但是该器件的缺点也同样是非常明显的，其中最主要的问题是IGBT通态压降的折回现象(snapback)。RCIGBT其实是将FRD和IGBT结合成一颗芯片。RCIGBT最大的差别是在背面阳极侧，不是连续的P集电区域，而且由N集电区和P集电区间隔排布。当IGBT承受反向耐压时，FRD导通，这是其被称之为逆导的原因。当器件在导通的初期，导通压降VCESAT随着电流的增加，快速的增加，接近于VDMOS的特性，而当电压超过特定值Vp(有时会简写成Vsp)时，随着电流密度的增加又急剧下降，从测试曲线上看，有一段很大的负阻区，这是IGBT最主要的snapback现象。通态压降折回这一现象产生的原因是因为器件背面引入了N集电区，P集电区和N集电区被同一块金属短路，在器件刚刚导通时，器件处于单极导通状态，整个器件工作在VDMOS的状态，电子从沟道注入到N-漂移区，再到N+缓冲区，然后直接从N集电极区流出。见图1、2所示，当电子到达P+集电区上方时，会横向流动，直至从N+集电极流出。由于a、b、c、d、e、f的电位是不同的，a点的点位最高，因此，IGBT会最先在a点位置导通，然后慢慢向N型集电极区域扩展，顺序依次是b、c、d、e、f，当f点位IGBT导通后，那IGBT器件就进入全导通状态，因此，是局部电流的不均匀导致了IGBT的压降折回。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能减少通态压降的snapback现象的RCIGBT结构。本专利技术还提供了一种所述RCIGBT结构的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的RC-IGBT器件，该RC-IGBT正面形成该器件各功能区，其中，该RC-IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC-IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的引导区，引导区所处位置不存在集电区。进一步改进所述的RC-IGBT器件，所述引导区是N型掺杂。进一步改进所述的RC-IGBT器件，所述引导区位于该RC-IGBT背面图形的几何中心。进一步改进所述的RC-IGBT器件，所述引导区面积为该RC-IGBT器件背面总面积的5％-20％。进一步改进所述的RC-IGBT器件，所述引导区的图形为圆形。本专利技术提供一种上述任意一项所述RC-IGBT器件制造方法，包括以下步骤：1)在多晶硅衬底正面制造沟槽栅极MOS结构制作2)多晶硅衬底正面结构金属化；3)多晶硅衬底正面bongding形成保护结构并在多晶硅衬底背面执行减薄BG；4)多晶硅衬底背面进行光刻定义并进行第一次离子注入形成引导区；5)去除保护结构；6)多晶硅衬底背面分别光刻定义进行第二次离子注入形成缓冲层；7)多晶硅衬底背面光刻定义集电区，进行第三次离子注入形成集电区；8)快速热退火RTA；9)多晶硅衬底背面结构金属化。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤2)时，采用玻璃基板形成保护结构。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤4)时，第一次离子注入N型离子。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤4)时，第一次离子注入N型离子剂量为5E14-2E15。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤4)时,将引导区注入窗口定义位于该RC-IGBT背面图形的几何中心。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤4)时,定义引导区注入窗口面积占该RC-IGBT器件背面总面积的5％-20％。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤4)时，定义引导区注入窗口为圆形。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤6)时，第二次离子注入N型离子。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤6)时，第二次离子注入N型离子剂量为1E11～5E15。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤7)时，第三次离子注入P型离子。进一步改进所述RC-IGBT器件制造方法，实施步骤7)时，第三次离子注入P型离子剂量为1E11～5E15。本专利技术在RC-IGBT器件的N集电区版图设计加入了引导区结构。参考图4所示，在引导区域不做N集电区注入，主要目的是引导IGBT尽快进入IGBT电导调制状态，引导区域应尽可能等距规则排布，这样可以使IGBT的电流分布更均匀。本专利技术加入引导区的RC-IGBT消除了通态压降的snapback现象，对RC-IGBT性能有较大提升。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是现有RC-IGBT示意图一。图2是现有RC-IGBT示意图二。图3是一种现有bongding结构示意图。图4是本专利技术RC-IGBT背面结构示意图。图5是本专利技术RC-IGBT制造方法流程示意图。具体实施方式本专利技术提供的RC-IGBT器件第一实施例，该RC-IGBT正面形成该器件各功能区；该RC-IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC-IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的引导区，引导区所处位置不存在集电区，所述引导区是N型掺杂。本专利技术提供的RC-IGBT器件第二实施例，该RC-IGBT正面形成该器件各功能区；参考图4所示，该RC-IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC-IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的N型引导区。N型引导区所处位置不存在集电区，该N型引导区版图采用圆形，N型引导区面积为该RC-IGBT器件背面总面积的5％-20％，并且位于该RC-IGBT背面图形的几何中心。如图5所示，本专利技术提供一种所述RC-IGBT器件制造方法第一实施例，包括以下步骤：1)在多晶硅衬底(N型轻掺杂衬底)正面制造沟槽栅极MOS结构制作2)多晶硅衬底正面结构金属化；3)多晶硅衬底正面bongding形成保护结构并在多晶硅衬底背面执行减薄BG；4)多晶硅衬底背面进行光刻定义并进行第一次离子注入形成引导区；5)去除保护结构；6)多晶硅衬底背面分别光刻定义进行第二次离子注入形成缓冲层；7)多晶硅衬底背面光刻定义集电区，进行第三次离子注入形成集电区；8)快速热退火RTA；9)多晶硅衬底背面结构金属化。本专利技术提供一种所述RC-IGBT器件制造方法第二实施例，包括以下步骤：1)在多晶硅衬底正面制造沟槽栅极MOS结构制作2)多晶硅衬底正面结构金属化；3)多晶硅衬底正面执行bongding形成保护结构并在多晶硅衬底背面执行减薄BG；衬底正面bongding采用现有技术中任意可实施工艺。参考图3所示，一种现有bongding形成的保护结构，主要包括：通过粘合层Tape将玻璃基板(作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RC‑IGBT器件，该RC‑IGBT正面形成该器件各功能区，其特征在于：该RC‑IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC‑IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的引导区，引导区所处位置不存在集电区。

【技术特征摘要】
1.一种RC-IGBT器件，该RC-IGBT正面形成该器件各功能区，其特征在于：该RC-IGBT背面形成的集电区呈矩阵排布，RC-IGBT背面还设有促使IGBT进入电导调制状态的引导区，引导区所处位置不存在集电区。2.如权利要求1所述的RC-IGBT器件，其特征在于：所述引导区是N型掺杂。3.如权利要求2所述的RC-IGBT器件，其特征在于：所述引导区位于该RC-IGBT背面图形的几何中心。4.如权利要求2所述的RC-IGBT器件，其特征在于：所述引导区面积为该RC-IGBT器件背面总面积的5％-20％。5.如权利要求4所述的RC-IGBT器件，其特征在于：所述引导区的图形为圆形。6.一种权利要求1-5任意一项所述RC-IGBT器件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在多晶硅衬底正面制造沟槽栅极MOS结构制作2)多晶硅衬底正面结构金属化；3)多晶硅衬底正面bongding形成保护结构并在多晶硅衬底背面执行减薄(BG)；4)多晶硅衬底背面进行光刻定义并进行第一次离子注入形成引导区；5)去除保护结构；6)多晶硅衬底背面分别光刻定义进行第二次离子注入形成缓冲层；7)多晶硅衬底背面光刻定义集电区，进行第三次离子注入形成集电区；8)快速热退火(RTA)；9)多晶硅衬底背面结构金属化。7.如权利要求6所述RC-IGBT器件制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘嘉，杨继业，邢军军，张须坤，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31