一种RC-IGBT有源区正面结构制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体功率器件，具体说是RC

【技术实现步骤摘要】
一种RC
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IGBT有源区正面结构


[0001]本专利技术涉及一种半导体功率器件，具体说是RC
‑
IGBT有源区正面结构。

技术介绍

[0002]逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC
‑
IGBT)是将绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与快恢复二极管(FRD)集成在单个芯片上，可以缩小绝缘栅双极型晶体管的应用面积，降低应用成本。其中，具有分布式二极管结构的RC
‑
IGBT更能充分利用芯片面积，提高功率密度，然而这种结构由于与IGBT和FRD共用所有的正面基层，因此FRD的性能与IGBT存在一定的折衷关系。在实际应用场景中，IGBT与FRD都追求低导通损耗，低开关损耗以及更“软”的开关过程。因此在RC
‑
IGBT中获得IGBT和FRD优越的参数折衷是一项巨大的挑战。为实现更优的IGBT与FRD匹配性能，本方案提出一种RC
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IGBT的有源区正面结构，在IGBT的微沟槽设计上单独调节FRD的性能参数，保证IGBT低导通压降的同时，调控FRD性能参数。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提高一种RC
‑
IGBT有源区正面结构，采用该正面结构的RC
‑
IGBT的IGBT低导通压降，FRD的性能优越。
[0004]为解决上述问题，提供以下技术方案：
[0005]本专利技术的种RC
‑
IGBT有源区正面结构包括具有第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底正面的有源区含有多个并排布置的条形元胞。其特点是，所述元胞含有不少于两个相邻的连接栅极的第一沟槽和一个不连接栅极的第二沟槽，半导体衬底的有源区正面有第二导电类型的第一注入区，第一注入区的深度不超过第一沟槽和第二沟槽的深度；相邻两个第一沟槽间有栅控晶体管结构。所述第二沟槽上方开设有第一接触孔，第一接触孔的深度大于第一注入区深度，宽度大于第二沟槽宽度，第一接触孔下方有第一导电类型的第二注入区。
[0006]其中，所述第一接触孔的孔内沉淀有第一氧化层，第一氧化层的上表面高于第一注入区的结深。
[0007]所述栅控晶体管结构包括位于两个第一沟槽间的第一注入区，第一注入区上部有第一导电类型的第三注入区，两个第一沟槽间的第一注入区上部有贯穿第三注入区的第二接触孔，连接发射极。
[0008]所述第二注入区浓度低于第四注入区浓度，且第二注入区的扩散深度为1
‑
10um。
[0009]所述第二沟槽不连接栅极，所述第一氧化层上开第三接触孔，将第二沟槽的导电多晶硅连接至发射极。
[0010]所述第二沟槽不连接栅极，为浮空电极沟槽。
[0011]采取以上方案，具有以下优点：
[0012]由于本专利技术RC
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IGBT有源区正面结构的元胞含有不少于两个相邻的连接栅极的第一沟槽和一个不连接栅极的第二沟槽，半导体衬底的有源区正面有第二导电类型的第一注
入区，第一注入区的深度不超过第一沟槽和第二沟槽的深度，相邻两个第一沟槽间有栅控晶体管结构，第二沟槽上方开设有第一接触孔，第一接触孔下方有第一导电类型的第二注入区。采用第二沟槽(非栅沟槽)不仅可以降低器件沟道密度，提升器件短路能力，还能通过微沟槽设计增强载流子注入效应，降低IGBT导通损耗。同时，将第二沟槽的上半部分腐蚀掉(即第一接触孔结构)，改为FRD的阳极金属接触，并在该第一接触孔底形成第二注入区增加FRD少子寿命控制，可通过第一接触宽度的调节以及第二注入区的第一导电类型注入浓度、深度的调节调控FRD参数性能，达到理想的FRD导通压降、关断损耗以及反向恢复损耗。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的本专利技术的RC
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IGBT有源区正面结构的示意图(实施例一)；
[0014]图2为本专利技术的本专利技术的RC
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IGBT有源区正面结构在实施例二结构下的示意图；
[0015]图3是本专利技术的RC
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IGBT有源区正面结构的制备流程图。
具体实施方式
[0016]所述的“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型RC
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IGBT器件，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型RC
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IGBT器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型半导体器件正好相反。以下均以N型RC
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IGBT器件为例结合附图1
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3对本专利技术作进一步详细说明。
[0017]实施例一
[0018]如图1所示，本实施例的RC
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IGBT有源区正面结构包括N型的半导体衬底，半导体衬底正面的有源区含有多个并排布置的条形元胞。元胞含有不少于两个相邻的连接栅极的第一沟槽101和一个不连接栅极的第二沟槽102。第一沟槽101和第二沟槽102内均充填有导电多晶硅，沟槽与多晶硅中间有氧化层隔开。第二沟槽102不仅可以降低器件沟道密度，提升器件短路能力，还能通过微沟槽设计增强载流子注入效应，降低IGBT导通损耗。半导体衬底的有源区正面有P注入区，P注入区的深度不超过第一沟槽101和第二沟槽102的深度。
[0019]如图1所示，相邻两个第一沟槽102间有栅控晶体管结构。栅控晶体管结构包括位于两个第一沟槽101间的P注入区104，P注入区104的深度不超过第一沟槽101和第二沟槽102的深度，确保栅极控制晶体管的开启。P注入区104正面有N注入区103，两个第一沟槽101间的P注入区104上部有贯穿N注入区103的第二接触孔105，连接发射极。其中，N注入区103为常规注入深度，约为0.5um。
[0020]如图1所示，第二沟槽102上方开设有宽度为S1、深度为D1的第一接触孔107。为有效减小P注入区面积，降低FRD阳极发射效率，第一接触孔107的深度大于P注入区深度，第一接触孔107的宽度大于第二沟槽102的总宽度(包含第二沟槽102的栅极氧化层109的厚度)。第一接触孔107下方有N注入区110，N注入区110的扩散深度为1
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10um，N注入区110的浓度大于N注入区103的浓度，从而增强对FRD的少子寿命控制。
[0021]如图1所示，第一接触孔107内沉淀有第一氧化层108，第一氧化层108的上表面高于P注入区的结深，从而防止接触孔107与漂移区111直接接触。
[0022]如图1所示，本实施中，第二沟槽102不连接栅极，第一氧化层108上开第三接触孔，将第二沟槽的导电多晶硅连接至发射极。
[0023]在实际设计中，可通过第一接触107孔宽度S1的调节，改变第一沟槽101与第二沟槽102间P注入区的厚度S2值，以及N注入区110的浓度、深度的调节调控FRD少子寿命，达到理想的FRD导通压降、关断损耗以及反向恢复损耗。S2值以及及N注入区110的浓度、深度与FRD少子寿命的关系属于现有技术，这里不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RC
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IGBT有源区正面结构，包括具有第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底正面的有源区含有多个并排布置的条形元胞；其特征在于，所述元胞含有不少于两个相邻的连接栅极的第一沟槽和一个不连接栅极的第二沟槽，半导体衬底的有源区正面有第二导电类型的第一注入区，第一注入区的深度不超过第一沟槽和第二沟槽的深度；相邻两个第一沟槽间有栅控晶体管结构；所述第二沟槽上方开设有第一接触孔，第一接触孔的深度大于第一注入区深度，宽度大于第二沟槽宽度，第一接触孔下方有第一导电类型的第二注入区。2.如权利要求1所述的RC
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IGBT有源区正面结构，其特征在于，所述第一接触孔的孔内沉淀有第一氧化层，第一氧化层的上表面高于第一注入区的结深。3.如权利要求2所述的RC
‑
IGBT有...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚楠，陈宏，刘洋，皮彬彬，刁绅，叶士杰，
申请(专利权)人：江苏易矽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：