逆导型IGBT半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种逆导型IGBT半导体器件，在硅基片的背面形成有沟槽，该沟槽将场阻断层分割层一个三维结构，这样不仅能够增加场阻断层的深度，还能提高场阻断层的激活效率。在沟槽中形成有快速恢复二极管的第一电极区，从而能够实现IGBT器件和快速恢复二极管的集成。本发明专利技术还公开了一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种逆导型IGBT半导体器件；本专利技术还涉及一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法。
技术介绍
在高压器件中，绝缘栅双极晶体管(IGBT)在600伏以上电压的器件中获得了越来越广泛的应用，最近更是往高电压、大电流密度的方向发展。在IGBT的使用中，通常要将IGBT与快恢复二极管(FAST RECOVERED DIODE,FRD)在模块封装中组合在一起，以降低开关功耗和提供反向电流的导通能力。最近，一些公司开始将FRD集成在IGBT芯片之中，以进一步提高器件的电流密度，特别是降低模块封装的难度，提高模块封装的可靠性并减小模块的体积。现有的做法是在硅片的背面的N型层之后，形成作为IGBT集电区的P+区域和作为FRD的η+区域，P+区域和η+区域之后形成背面金属化形成IGBT的集电极和FRD的阴极。为了减少IGBT器件的导通电阻，现有工艺中，会在硅片的背面N-之后通过离子注入等工艺形成场阻断层，如利用在IGBT的飘移区的中间或靠近硅片背面处形成一个杂质浓度缓变的漂移层作为场阻断层，在保证器件导通电阻低的情况下，得到高可靠的开关特性。以漂移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，所述逆导型IGBT半导体器件包括：一具有第一导电类型的场阻断层，形成于第一导电类型的硅基片的背面，所述场阻断层的载流子浓度大于所述硅基片的载流子浓度；所述场阻断层由垂直注入的第一离子注入区和倾斜注入的第二离子注入区组成，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区都经过退火激活；沟槽，形成于所述硅基片的背面，所述沟槽的深度小于所述场阻断层的厚度；所述沟槽将所述场阻断层分割成位于各所述沟槽的底部的第一场阻断层、和位于各相邻所述沟槽间的第二场阻断层；所述IGBT器件的集电区由形成于所述第二场阻断层的顶部...

【技术特征摘要】
1.一种逆导型IGBT半导体器件，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，所述逆导型IGBT半导体器件包括 一具有第一导电类型的场阻断层，形成于第一导电类型的硅基片的背面，所述场阻断层的载流子浓度大于所述硅基片的载流子浓度；所述场阻断层由垂直注入的第一离子注入区和倾斜注入的第二离子注入区组成，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区都经过退火激活； 沟槽，形成于所述硅基片的背面，所述沟槽的深度小于所述场阻断层的厚度；所述沟槽将所述场阻断层分割成位于各所述沟槽的底部的第一场阻断层、和位于各相邻所述沟槽间的第二场阻断层； 所述IGBT器件的集电区由形成于所述第二场阻断层的顶部的第二导电类型的离子注入区组成； 所述快速恢复二极管的第一电极区由填充于所述沟槽中的第一导电类型的多晶硅或外延层组成； 一背面金属，分别和所述IGBT器件的集电区以及所述快速恢复二极管的第一电极区相连接并作为所述IGBT器件的集电区和所述快速恢复二极管的第一电极区的连接电极。2.如权利要求1所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述第一离子注入区的杂质为磷、砷、硒和硫四种杂质中一个或多个的组合，所述第二离子注入区的杂质为磷、砷、硒和硫四种杂质中一个或多个的组合。3.如权利要求1或2所述的逆导型IGBT半导体器件，其特征在于所述沟槽的深度为I微米 50微米，所述IGBT器件的集电区的厚度为O.1微米 2微米，所述沟槽的宽度和所述沟槽之间的间距的比值为1/50 1/2。4.一种逆导型IGBT半导体器件的制造方法，逆导型IGBT半导体器件集成有IGBT器件和快速恢复二极管，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、在第一导电类型的硅基片的正面淀积第一介质膜，该第一介质膜将所述硅基片的正面保护好，从背面对所述硅基片进行减薄； 步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述硅基片的背面形成沟槽； 步骤三、在形成有所述沟槽的所述硅基片的背面进行第一导电类型离子的垂直注入形成第一离子注入区； 步骤四、在形成有所述第一离子注入区的所述硅基片的背面进行第一导电类型离子的多步倾斜注入形成第二离子注入区； 步骤五、通过退火工艺对所述第一离子注入区和所述第二离子注入区进行激活和扩散，由所述第一离子注入区和所述第二离子注入区组成场阻断层，所述沟槽将所述场阻断层分割成位于各所述沟槽的底部的第一场阻断层、和位于各相邻所述沟槽间的第二场阻断层； 步骤六、在形成有所述场阻断层的所述硅基片的背面淀积第二介质膜，对所述第二介质膜进行回刻，使所述第二介质膜仅填充于所述沟槽中且仅填充于所述沟槽的部分深度中； 步骤七、在形成有所述第二介质膜的所述硅基片的背面进行第二导电类型离子的注入在所述第二场阻断层的顶部形成所述IGBT器件的集电区；步骤八、将所述第二介质膜去除； 步骤九、在所述沟槽中淀积第一导电类型的多晶硅或外延层，所述多晶硅或外延层的厚度满足将所述沟槽完全填充；所述多晶硅或外延层同时也形成于是所述沟槽外部的所述硅基片的背面表面、以及所述硅基片正面的所述第一介质膜上； 步骤十、将形成于所述硅基片正面的所述第一介质膜上所述多晶硅或外延层去除； 步骤十一、将位于所述沟槽顶部以及所述沟槽外部的所述硅基片的背面表面的所述多晶硅或外延层去除，使所述多晶硅或外延层仅完全填充于所述沟槽中，由填充于所述沟槽中的所述多晶硅或外延层组成所述快速恢复二极管的第一电极区；之后，在所述硅基片的背面淀积第三介质膜，该第三介质膜将所述硅基片的背面保护好。5.如权利要求4所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于步骤二形成所述沟槽后，在所述硅基片的背面表面具有厚度大于20埃的第四介质膜。6.如权利要求4所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。7.如权利要求6所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于步骤三中所述第一离子注入区的垂直注入的N型离子为磷，注入能量为200KEV 3000KEV，注入剂量为1E11CM_2 1E14CM_2。8.如权利要求6所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于步骤四中所述第二离子注入区的多步倾斜注入的N型离子为磷或砷，多步倾斜注入的每步注入角度能分别取不同值，注入剂量为2E1 ICif2 5E12CM—2。9.如权利要求4或6所述的逆导型IGBT半导体器件的制造方法，其特征在于步骤五中退火工艺采用热退火工艺，退火温度为700°C 1250...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖胜安，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：