[發明專利]連體IGBT器件及其加工方法

有效

• 申請號: 201210452249.7
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102956638A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 嚴利人;劉道廣;劉志弘;張偉;周衛;崔杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L27/082
• 分類號: H01L27/082;H01L29/739;H01L21/8222
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所 11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及一種連體IGBT器件及其加工方法。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是當前主流的電力電子器件之一，適合于中、大功率的電力變換應用。特別是在開關速度較快的情況下，電源系統的體積、重量都會大大降低，而用電效率和轉換質量都會有很大的提高。因此從節能減排和國民經濟可持續發展的角度來看，這是一類重要的電力變換和控制的基礎器件。

IGBT絕緣柵雙極晶體管可以看做是雙極晶體管和場效應晶體管兩種結構的復合體，也可以看做是晶圓片上表面處制作的MOS器件與晶圓片底面所制作的PN結二極管的結合。上、下表面處的MOS器件與二極管，是通過一個半導體材料N-漂移區連結在一起的。當半導體材料N-漂移區比較長時(即晶圓片比較厚時)，IGBT器件的耐壓較高；否則耐壓比較低。

傳統制作非穿通型IGBT器件的方法分為兩個步驟，可以稱作是前道工藝和后道工藝。前道工藝加工晶圓片的上表面(也稱晶圓片正面)，而后道工藝加工其底面(也稱晶圓片的背面)。在前道工藝中，在一個晶圓片上同時制作出多個MOS器件結構，在所有工藝完成后，對正面器件結構進行一定的鈍化保護，然后轉到后道加工。后道加工包括晶圓片從背面減薄(至適合于耐壓要求的厚度)，對整個背面進行離子注入，注入雜質退火激活，背面金屬化，以及劃片切割、電極壓焊與封裝等，得到商品IGBT器件。但當前IGBT器件的主要問題是器件工作的開關速度仍不夠高。

發明內容

為了克服上述的缺陷，本發明提供一種開關速度更高的連體IGBT器件。

為達到上述目的，一方面，本發明提供一種連體IGBT器件，所述器件包括至少兩個IGBT器件，兩個IGBT器件的漂移區互相連通，各IGBT器件獨立引出電極。

特別是，所述連體IGBT器件由四個IGBT器件組成田字形，每個IGBT器件分別與相連的IGBT器件連通漂移區。

進一步，左上角的IGBT器件和右下角的IGBT器件并聯形成第一組塊，右上角的IGBT器件和左下角的IGBT器件并聯形成第二組塊。

特別是，所述連體IGBT器件由兩個IGBT器件組成，一IGBT器件占較大的芯片面積，作為承擔較大的電流的主開關器件，相連的另一IGBT器件占較小的芯片面積，作為起到加速主器件開關切換作用的輔助器件。

另一方面，本發明提供一種連體IGBT器件的加工方法，包括下述步驟：

5.1在第一導電類型的襯底晶圓片上，通過雜質摻雜和擴散得到第二導電類型的溝道區；制備柵極，通過雜質注入及摻雜激活工藝得到第一導電類型的源區；淀積保護介質層，開接觸孔，金屬化布線，上表面鈍化；

5.2在步驟5.1之前、之中或之后，在上表面開上槽，淀積鈍化層保護裸露部分；

5.3將晶圓片背面減薄；

5.4背面離子注入摻雜、退火、金屬化；

5.5在步驟5.4之前、之中或之后，在背面對應上槽的位置處開背槽；

5.6劃片，連體IGBT器件的各組成器件獨立引出電極；封裝。

特別是，步驟5.2中開上槽使用的是濕法腐蝕、干法刻蝕、干濕法復合刻蝕或激光燒蝕的方法。

特別是，步驟5.5中開背槽的步驟為：

5.5.1對應上槽的位置處在背面采用雙面對準光刻技術進行曝光；

5.5.2使用濕法腐蝕、干法刻蝕、干濕法復合刻蝕或激光燒蝕的方法開背槽。

本發明連體IGBT器件是通過連接部將IGBT器件的N-漂移區相連而形成，當兩個IGBT器件工作于此開彼關/此關彼開的方式時，這兩個IGBT器件的開關速度可以相互促進，獲得工作速度進一步提高的有益效果。

本發明連體IGBT器件的加工方法在現有IGBT器件加工方法的基礎上增加了開槽的步驟，實現了連體IGBT器件的加工。加工成本低，簡單易行。

附圖說明

圖1為本發明優選實施例一結構示意圖。

圖2為本發明優選實施例三結構示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和優選實施例對本發明做詳細描述。

優選實施例一：如圖1所示，連體IGBT器件由兩個常規IGBT器件通過漂移區連接部4相連組成，IGBT器件包括正面的MOS結構和底面的PN結。其中，正面的MOS結構由N+源漏區1、P型溝道區2和起到源漏區作用的N型漂移區3構成。底面的PN結結構是由P+底面區5和N型漂移區3構成。