[發明專利]一種逆導型IGBT器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201210500942.7
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103855198A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 張文亮;朱陽軍;田曉麗;胡愛斌;盧爍今
• 申請（專利權）人: 上海聯星電子有限公司;中國科學院微電子研究所;江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術領域，尤其涉及一種逆導型IGBT器件及其形成方法。

背景技術

如圖1所示，傳統的IGBT器件包括：漂移區101；位于所述漂移區101上表面的基區100；位于所述漂移區101和基區100表面的柵極結構105；位于所述漂移區101下表面的緩沖層102；位于所述緩沖層102下表面的集電極結構103以及位于所述集電極結構103下表面的金屬電極104。

傳統的IGBT器件在承受反壓時，集電結反偏而不能導通。所以在工作時，IGBT器件經常與一個反并聯的快恢復二極管一起使用，從而通過快恢復二極管為IGBT器件的感性負載提供電流的釋放通道。實際應用中的大多數IGBT單管及模塊由IGBT芯片與快恢復二極管芯片共同封裝而成。為了降低系統的成本，提高系統的整體可靠性，人們發明了一種逆導型IGBT，簡稱RC-IGBT。逆導型IGBT是當前國際上一種新型的IGBT器件，如圖2所示，最早提出于1988年。

如圖2所示，逆導型IGBT器件包括：漂移區201；位于所述漂移區201上表面的基區200；位于所述漂移區201和基區200表面的柵極結構205；位于所述漂移區201下表面的緩沖層202；位于所述緩沖層202下表面的集電極結構203，所述集電極結構203包括并列位于所述緩沖層202下表面的集電區2031和短路區2032；位于所述集電極結構203下表面的金屬電極204。

對比圖1和圖2可以看出，相較于傳統的IGBT器件，逆導型IGBT器件的集電極結構203不是連續的重摻雜P型集電區2031，而是間斷的引入了一些與集電區2031并列位于所述緩沖層202表面的重摻雜N型短路區2032，從而使得逆導型IGBT器件的基區200、漂移區201、緩沖層202以及短路區2032構成一個PIN二極管，使得逆導型IGBT器件等效于一個IGBT與一個PIN二極管反并聯，只是將其集成在同一芯片中，從而為其反偏時提供一個緊湊的電流釋放電路。而且，在關斷期間，短路區2032為漂移區201內的過剩載流子提供了一條有效的抽走通道，大大縮短了逆導型IGBT器件的關斷時間。

相對于傳統的IGBT器件，逆導型IGBT器件節省了芯片面積和封裝、測試費用，降低了器件成本。此外，逆導型IGBT器件還具有較低的損耗，良好的安全電壓特性，正的溫度系數，以及良好的關斷特性、良好的短路特性和良好的功率循環特性。

由于逆導型IGBT器件在成本和性能上具有很大的優勢，再加上巨大的市場需求，使得不斷提高逆導型IGBT器件的性能成為國內外各大廠商研究的重點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種逆導型IGBT器件及其形成方法，以提高所述逆導型IGBT器件的性能。

為解決上述問題，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種逆導型IGBT器件，包括：半導體襯底；形成于所述半導體襯底下表面內的集電極，所述集電極包括并列設置的集電區和短路區；形成于所述集電極表面的鋁金屬層，所述鋁金屬層至少覆蓋所述集電區；形成于所述鋁金屬層表面的鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述集電區和短路區。

優選的，所述短路區的形成工藝為普通退火時，所述鋁金屬層只覆蓋所述集電區。

優選的，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層和所述短路區表面，且完全覆蓋所述集電區表面的鋁金屬層和所述短路區。

優選的，所述短路區的形成工藝為激光退火時，所述鋁金屬層完全覆蓋所述集電區和短路區。

優選的，所述鈦金屬層形成于所述鋁金屬層表面，且完全覆蓋所述集電區和短路區表面的鋁金屬層。

優選的，所述逆導型IGBT器件為穿通型IGBT器件時，還包括：形成于所述半導體襯底內的緩沖層，且所述緩沖層與所述集電區以及短路區的上表面相鄰。

一種逆導型IGBT器件的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底下表面內形成集電區，所述集電區表面形成有鋁金屬層；在所述半導體襯底下表面內形成短路區，所述短路區與所述集電區并列形成于所述半導體襯底的下表面內；在所述鋁金屬層與所述短路區的表面形成鈦金屬層，所述鈦金屬層完全覆蓋所述鋁金屬層和短路區。

優選的，所述集電區和短路區的形成工藝為普通退火。