功率器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种功率器件，该功率器件包括：衬底，所述衬底具有第一区域和第二区域；开关，所述开关设置在所述衬底的所述第一区域中；二极管，所述二极管在所述衬底的所述第二区域中形成；第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极形成在所述衬底的第一表面，所述第二金属电极形成在所述衬底的第二表面；注入掩模，在所述第一金属电极上形成；以及设置在所述衬底的所述第二区域中的区，所述区具有注入到所述第二区域中以控制电荷载流子的寿命的杂质。的寿命的杂质。的寿命的杂质。

【技术实现步骤摘要】
功率器件
[0001]本申请是申请日为2020年8月11日、申请号为202021652681.7、技术名称为“功率器件”的技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开涉及功率器件，具体涉及功率半导体器件，该功率半导体器件具有集成在单片衬底中的开关和二极管。

技术介绍

[0003]功率半导体器件用于许多不同的行业。这些行业中的一些行业，诸如电信、计算和收费系统，正在迅速地发展。这些行业将受益于改进的半导体器件特性，包括可靠性、开关速度和小型化。
[0004]功率半导体器件(例如绝缘栅双极晶体管(IGBT))常被用作开关。功率转换系统中使用的电感器产生感应电动势，该感应电动势在IGBT关闭时对抗电流的变化。续流二极管可以反并联地连接到IGBT以抵抗电动势。逆导型IGBT(RC
‑
IGBT)通过例如在单块芯片中集成IGBT和二极管来为IGBT模块提供具有吸引力的解决方案。

技术实现思路

[0005]本技术旨在提供开关速度提高的功率器件。
[0006]在一个实施方案中，一种功率器件，包括：衬底，所述衬底具有第一区域和第二区域；开关，所述开关设置在所述衬底的所述第一区域中；二极管，所述二极管在所述衬底的所述第二区域中形成；第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极形成在所述衬底的第一表面，所述第二金属电极形成在所述衬底的第二表面；注入掩模，在所述第一金属电极上形成；以及设置在所述衬底的所述第二区域中的区，所述区具有注入到所述第二区域中以控制电荷载流子的寿命的杂质。
>[0007]在一个实施方案中，所述功率器件还包括：设置在所述衬底中的漂移层，所述漂移层具有第一类型的杂质；以及杂质区域，具有第二类型的杂质，且设置在所述衬底的所述第二区域中的所述区的上方；其中，所述区中的杂质为不同于所述第一类型的所述第二类型。
[0008]在一个实施方案中，所述杂质区域与所述区之间的距离在1μm至10μm之间。
[0009]在一个实施方案中，所述注入掩模的厚度大于所述第一电极的厚度，且所述开关是绝缘栅双极晶体管IGBT。
[0010]在一个实施方案中，所述注入掩模覆盖所述衬底的所述第一区域，其中所述IGBT在不覆盖所述衬底的所述第二区域的情况下形成。
[0011]在一个实施方案中，所述金属结构包括所述注入掩模和所述第一金属电极，所述金属结构在所述衬底的所述第一区域上方具有第一厚度，在所述衬底的所述第二区域上方具有第二厚度，所述第一厚度和所述第二厚度具有至少3μm的厚度差。
[0012]在一个实施方案中，所述第一金属电极、所述第二金属电极和所述注入掩模包括
相同的金属。
[0013]在一个实施方案中，所述注入掩模是形成在所述第一电极上的金属图案。
[0014]在一个实施方案中，所述注入掩模包括铝。
[0015]在一个实施方案中，所述注入掩模具有至少4μm的厚度。
[0016]在一个实施方案中，功率器件包括衬底，该衬底包括漂移层并且具有第一区域和第二区域，该漂移层具有第一类型的杂质；开关，该开关在第一区域中形成；二极管，该二极管在第二区域中形成；金属结构，该金属结构在衬底的表面上方形成，该金属结构在衬底的第一区域上方具有第一厚度并且在衬底的第二区域上方具有第二厚度，第一厚度和第二厚度具有至少3μm的厚度差；以及区，该区设置在衬底的第二区域中的漂移层中，漂移层具有不同于第一类型的第二类型的杂质。
[0017]在一个实施方案中，表面是衬底的正面，并且金属结构包括电极和形成在电极上的注入掩模。区是载流子寿命区，该载流子寿命区被构造用于改善二极管的工作特性。电极和注入掩模包括相同的金属。电极和注入掩模包括铝。
[0018]在一个实施方案中，开关是逆导型绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0019]在一个实施方案中，第一厚度为至少8μm，并且第二厚度为至少4μm。
[0020]在一个实施方案中，衬底的表面是衬底的背面，并且金属结构是具有沟槽的金属层，该沟槽被构造用于允许杂质被注入到衬底的第二区域中以形成区。
[0021]在一个实施方案中，二极管是快恢复二极管。
[0022]在另一个实施方案中，功率器件包括：开关，该开关设置在衬底的第一区域中；二极管，该二极管在衬底的第二区域中形成；第一金属电极和第二金属电极，该第一金属电极和该第二金属电极分别形成于衬底的第一表面和第二表面上方；注入掩模，该注入掩模形成于第一金属电极上以防止杂质被注入到第一区域中；以及区，该区设置在衬底的第二区域中，该区具有被注入第二区域中的杂质以改善二极管的开关速度。
[0023]在另一个实施方案中，注入掩模为形成于第一电极上的金属图案。注入掩模图案包括铝。
[0024]在另一个实施方案中，注入掩模的厚度大于第一电极的厚度，并且开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0025]在另一个实施方案中，注入掩模的厚度为至少4μm。
[0026]在另一个实施方案中，注入掩模仅覆盖衬底的第一区域，IGBT在第一区域中形成。
[0027]在另一个实施方案中，器件还包括设置在衬底中的漂移层。该漂移层具有第一类型的杂质。区中的杂质为不同于第一类型的第二类型。
[0028]在另一个实施方案中，用于制造功率器件的方法包括提供衬底，该衬底包括漂移层并且具有第一区域和第二区域；分别在第一区域和第二区域中形成开关和二极管；在衬底上方形成注入掩模，该注入掩模被构造用于防止杂质被注入第一区域中；以及在衬底上方照射杂质以在第二区域中的漂移层中形成区，从而改善二极管的开关速度，注入掩模防止杂质被注入到第一区域中。
[0029]在另一个实施方案中，方法还包括在衬底的第一侧上方形成第一电极层，该第一电极层邻近于二极管的阳极设置；以及在衬底的第二侧上方形成第二电极层，该第二电极层邻近于二极管的阴极设置，其中注入掩模包括金属。
[0030]在另一个实施方案中，注入掩模在第一电极层上方形成并具有至少4μm的厚度。第一电极层和注入掩模包括铝。
[0031]在另一个实施方案中，第二电极层具有在第一区域上方的第一厚度和在第二区域上方的第二厚度，第一厚度比第二厚度更厚并限定了注入掩模。
[0032]根据本技术的技术方案，能够提高功率器件中的二极管的开关速度。
附图说明
[0033]图1A示出了根据一个实施方案的功率半导体器件。
[0034]图1B示出了根据另一个实施方案的功率半导体器件。
[0035]图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10示出了根据一个实施方案的用于制造具有IGBT和二极管的功率半导体器件的方法。
[0036]图11至图12示出了根据另一个实施方案的用于制造功率半导体器件的方法。
具体实施方式
[0037]本申请的实施方案涉及集成功率半导体器件，该集成功率半导体器件具有形成在单块芯片或衬底上的开关和二极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一区域和第二区域；开关，所述开关设置在所述衬底的所述第一区域中；二极管，所述二极管在所述衬底的所述第二区域中形成；第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极形成在所述衬底的第一表面，所述第二金属电极形成在所述衬底的第二表面；注入掩模，在所述第一金属电极上形成；以及设置在所述衬底的所述第二区域中的区，所述区具有注入到所述第二区域中以控制电荷载流子的寿命的杂质。2.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述功率器件还包括：设置在所述衬底中的漂移层，所述漂移层具有第一类型的杂质；以及杂质区域，具有第二类型的杂质，且设置在所述衬底的所述第二区域中的所述区的上方；其中，所述区中的杂质为不同于所述第一类型的所述第二类型。3.根据权利要求2所述的功率器件，其中，所述杂质区域与所述区之间的距离在1μm至10μm之间。4.根据权利要求1所述的功率器件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：细谷拓己，稻永浩道，三好诚二，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：