【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种具有软恢复特性的rc-igbt器件及制造方法。
技术介绍
1、逆导igbt(rc-igbt)是将一个igbt与pin二极管反并联地集成在一片硅片上，形成一个正、反都能导通的集成结构。同时igbt芯片主要包含终端区和元胞区，当两个器件合并为一个芯片时终端部分可以实现公用，因此可以减小终端部分的面积。使得igbt在应用过程中无需再并联反向恢复二极管，同时芯片数量减少，还节省了焊接芯片和键合线的成本，可大幅降低芯片生产制造成本及封装测试成本。
2、igbt多用于感性负载电路中，为了保护开关器件不被破坏，往常需要并联一只快速恢复二极管(frd)，使其产生的高电压在回路以电流方式消耗，因此rc-igbt中集成的续流二极管需要具有快而软的反向恢复特性，同时在使用过程中通常希望续流二极管的击穿电压要小于igbt，在雪崩击穿时优先使续流二极管击穿，来起到保护igbt的作用。
3、申请人为江苏芯长征微电子集团股份有限公司的专利文献(cn116169162a)公开了一种rc-igbt功率器件及制备方法，该方案提到通过在背面刻蚀沟槽方式将frd与igbt区域隔离开，降低igbt与frd间的相互影响，提高frd反向恢复软度，提升器件的整体性能。
4、申请人为电子科技大学的专利文献(cn103219370a)公开了一种具有p浮空层电流栓的rc-igbt，该方案在传统rc-igbt的n集电区和p集电区之间引入介质埋层，并在介质埋层上方的n型缓冲层中引入一个p浮空层电流栓，可在不影响其他参
5、现有技术方案主要集中在将将frd与igbt区域隔离开或设置介质埋层，并且igbt与frd的击穿电压保持一致的方式以提高frd反向恢复软度，使得rc-igbt发生击穿时，igbt会优先击穿，容易造成器件永久损伤，整个芯片的可靠性性能较差。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种具有软恢复特性的rc-igbt器件及制造方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术提供了一种具有软恢复特性的rc-igbt器件，包括正面结构和背面结构，所述背面结构包括在所述正面结构的低面自上而下设置有p型控制区和n型场截止层，所述n型场截止层的中心区域向上突出向下凹陷，所述中心区域的突出高度高于所述n型场截止层的边缘区域上表面，中心区域凹陷深度与所述n型场截止层的边缘区域下表面齐平；在两侧的边缘区域下设置有集电极，所述中心区域凹陷部分的两侧部分与集电极下表面齐平，从一侧集电极至另一侧集电极上覆盖有背面金属层。
3、第二方面，本专利技术提供了一种具有软恢复特性的rc-igbt器件的制造方法包括：
4、s100，制备具有软恢复特性的rc-igbt器件的正面部分得到正面结构；
5、s200，将所述正面结构反转，在所述正面结构的上表面且位于frd区域的中心区域自上而下进行刻蚀，再注入高能离子以使高能离子刻蚀区域和两侧区域形成场截止层；
6、s300，利用光刻定义p型控制区，并通过高能离子注入形成p型控制区；
7、s400，利用光刻定义frd区域内的n型浓掺杂区域，并在所述n型浓掺杂区域注入高能离子与所述场截止区形成frd阴极区域；所述n型浓掺杂区域中间部分凹陷两侧突出；
8、s500，在所述n型浓掺杂区域的两侧区域进行p型轻掺杂注入，以使集电极高度与所述n型浓掺杂区域两侧的突出齐平形成集电极；
9、s600，在一侧集电极开始至另一侧集电极沉积金属形成背面金属层。
10、有益效果：
11、本专利技术提供了一种具有软恢复特性的rc-igbt器件及制造方法，从frd软度及击穿电压两个方面进行改善，调整rc-igbt掺杂分布结构，降低frd区域的击穿电压，使器件在反向偏置过程中，雪崩击穿优先发生在frd区域，起到对器件igbt的保护作用。同时在frd区域加入p型控制区并隐埋在n-区中，形成隐埋型p浮置区。在反向恢复过程中，p控制区与n场截止层形成pn结会向fs层注入空穴，且注入效率随器件两端电压的上升而增大，从而使器件具有较软的反向恢复特性。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种具有软恢复特性的RC-IGBT器件，其特征在于，包括正面结构和背面结构，所述背面结构包括在所述正面结构的低面自上而下设置有P型控制区和N型场截止层，所述N型场截止层的中心区域向上突出向下凹陷，所述中心区域的突出高度高于所述N型场截止层的边缘区域上表面，中心区域凹陷深度与所述N型场截止层的边缘区域下表面齐平；在两侧的边缘区域下设置有集电极，所述中心区域凹陷部分的两侧部分与集电极下表面齐平，从一侧集电极至另一侧集电极上覆盖有背面金属层。
2.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件，其特征在于，所述P型控制区存在多个均匀间隔设置的P型掺杂子区域，每个P型掺杂子区域呈长方形，且注入有高能离子，注入浓度范围为5e12～3e15，能量范围100kev～3000kev。
3.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件，其特征在于，所述N型场截止层注入有N型离子，位于FRD区域内部分N型场截止层为N型浓掺杂区域，N型离子注入浓度范围为1e13～5e15，能量范围为50kev～300kev，位于FRD区域外的N型离子注入浓度范围为1e12
4.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件，其特征在于，所述集电极通过P型轻掺杂注入形成，注入浓度范围为1e12～1e14，能量范围为20kev～200kev，所述背面金属层的金属材料为Ag，厚度为0.5um～3um。
5.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件，其特征在于，所述正面结构自下而上包括：轻掺杂N型基层、载流子存储层和轻掺杂P区；在所述载流子存储层内部均匀设置有多个栅极多晶硅，每个栅极多晶硅从所述载流子存储层穿过达到所述轻掺杂P区的上表面，在所述轻掺杂P区的边缘区域设置有多个发射极，在所述轻掺杂P区上设置有层间介质层，在所述层间介质层上存在多个接触孔，在所述层间介质层之上和接触孔上沉积有正面金属，从而形成正面金属层。
6.一种具有软恢复特性的RC-IGBT器件的制造方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述P型控制区存在多个均匀间隔设置的P型掺杂子区域，每个P型掺杂子区域呈长方形，高能离子注入的浓度范围为5e12～3e15，能量范围100kev～3000kev。
8.根据权利要求6所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述N型场截止层注入有N型离子，位于FRD区域内部分N型场截止层为N型浓掺杂区域，N型离子注入浓度范围为1e13～5e15，能量范围为50kev～300kev，位于FRD区域外的N型离子注入浓度范围为1e12～1e15，能量范围为20kev～1000kev。
9.根据权利要求6所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述集电极的P型轻掺杂的注入浓度范围为1e12～1e14，能量范围为20kev～200kev，所述背面金属层的金属材料为Ag，厚度为0.5um～3um。
10.根据权利要求6所述的具有软恢复特性的RC-IGBT器件的制造方法，其特征在于，所述S100包括：
...【技术特征摘要】
1.一种具有软恢复特性的rc-igbt器件，其特征在于，包括正面结构和背面结构，所述背面结构包括在所述正面结构的低面自上而下设置有p型控制区和n型场截止层，所述n型场截止层的中心区域向上突出向下凹陷，所述中心区域的突出高度高于所述n型场截止层的边缘区域上表面，中心区域凹陷深度与所述n型场截止层的边缘区域下表面齐平；在两侧的边缘区域下设置有集电极，所述中心区域凹陷部分的两侧部分与集电极下表面齐平，从一侧集电极至另一侧集电极上覆盖有背面金属层。
2.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的rc-igbt器件，其特征在于，所述p型控制区存在多个均匀间隔设置的p型掺杂子区域，每个p型掺杂子区域呈长方形，且注入有高能离子，注入浓度范围为5e12～3e15，能量范围100kev～3000kev。
3.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的rc-igbt器件，其特征在于，所述n型场截止层注入有n型离子，位于frd区域内部分n型场截止层为n型浓掺杂区域，n型离子注入浓度范围为1e13～5e15，能量范围为50kev～300kev，位于frd区域外的n型离子注入浓度范围为1e12～1e15，能量范围为20kev～1000kev。
4.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的rc-igbt器件，其特征在于，所述集电极通过p型轻掺杂注入形成，注入浓度范围为1e12～1e14，能量范围为20kev～200kev，所述背面金属层的金属材料为ag，厚度为0.5um～3um。
5.根据权利要求1所述的具有软恢复特性的rc-igbt器件，其特征在于，所述正面结构自下而上包...
【专利技术属性】
技术研发人员：车鑫川，赵凯，张鹏，
申请(专利权)人：陕西华茂半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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