[發明專利]一種三模式集成絕緣柵型雙極晶體管及其形成方法

無效

• 申請號: 201210519798.1
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103855155A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 朱陽軍;張文亮;盧爍今;田曉麗;胡愛斌
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心;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: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/06;H01L21/8249
• 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，尤其涉及一種三模式集成絕緣柵型雙極晶體管及其形成方法。?

背景技術

垂直雙擴散金屬-氧化物場效應晶體管（Vertical?Double?diffusedMOS，簡稱VDMOS），具有良好的開關特性和線性特性，主要應用于電機調速、逆變器、不間斷電源、電子開關、高保真音響、汽車電器和電子鎮流器等。如圖1所示，由于所述VDMOS器件的背面是N型半導體，屬于單極器件，隨著其耐壓的增加，會導致其導通壓降迅速增大。?

絕緣柵雙極型晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱IGBT）是由雙極型三極管（BJT）和絕緣柵型場效應管（MOSFET）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管（即巨型晶體管，簡稱GTR）的低導通壓降兩方面的優點，作為高壓開關被普遍應用。如圖2所示，由于所述IGBT器件的背面是P型半導體，在導通時其P型集電區會注入大量的空穴，發生電導調制效應，降低其導通壓降，從而使得其關斷時需要將過剩的少子復合掉，導致其關斷速度較慢。?

快恢復二極管（Fast?Recovery?Diode，簡稱FRD），是一種具有開關特性好，反向恢復時間短的半導體二極管，主要在開關電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用。?

因此，人們發明了一種三模式集成絕緣柵型雙極晶體管（Triple?mode?Integrate?Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱TI-IGBT），將IGBT、VDMOS、FRD三種器件的結構和功能巧妙的結合起來。所述TI-IGBT器件在正?向導通時類似IGBT，具有較小的導通壓降；在關斷時類似VDMOS，具有較快的關斷速度；在承受反壓時似于FRD，不用反并聯快恢復二極管。但是，所述TI-IGBT器件在工作時，具有電流回跳現象。?

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種TI-IGBT，以解決現有技術中TI-IGBT工作時的電流回跳現象。?

為解決上述問題，本發明實施例提供了如下技術方案：?

一種TI-IGBT，包括：第一半導體襯底，所述第一半導體襯底內形成有并列設置的短路區和集電區，所述短路區與集電區的摻雜類型不同；第二半導體襯底，所述第二半導體襯底位于所述第一半導體襯底的上表面，且所述第二半導體襯底與所述短路區的摻雜類型相同；第一摻雜層，所述第一摻雜層位于所述第一半導體襯底與所述第二半導體襯底之間，且至少覆蓋所述第一半導體襯底內的集電區；其中，所述第一摻雜層的摻雜類型與所述第二半導體襯底的摻雜類型相同，且摻雜濃度小于所述第二半導體襯底的摻雜濃度。?

優選的，所述第一摻雜層完全覆蓋所述第一半導體襯底。?

優選的，所述第一摻雜層只覆蓋所述集電區。?

優選的，還包括第二摻雜層，所述第二摻雜層位于所述短路區與所述第二半導體襯底之間，其摻雜類型與所述第二半導體襯底的摻雜類型相同，且摻雜濃度大于所述第二半導體襯底的摻雜濃度。?

優選的，所述第一摻雜層的厚度為1μm-10μm，包括端點值。?

優選的，所述第一摻雜層的摻雜濃度為10¹²×㎝^-3-10¹³×㎝^-3，包括端點值。?

優選的，所述TI-IGBT為穿通型TI-IGBT時，還包括：位于所述第一摻雜層與所述第二半導體襯底的緩沖層，所述緩沖層與所述第二半導體襯底的?摻雜類型相同，且所述緩沖層的摻雜濃度大于所述第二半導體襯底的摻雜濃度。?

一種TI-IGBT的形成方法，包括：提供第一半導體襯底；在所述第一半導體襯底上表面形成第一摻雜層；在所述第一半導體襯底上方形成第二半導體襯底，所述第二半導體襯底完全覆蓋所述第一摻雜層和所述第一半導體襯底；在所述第一半導體襯底內形成并列設置的短路區和集電區；其中，所述第一摻雜層至少覆蓋所述集電區，且所述第一摻雜層的摻雜類型與所述第二半導體襯底的摻雜類型相同，摻雜濃度小于所述第二半導體襯底的摻雜濃度。?

優選的，所述第一摻雜層完全覆蓋所述第一半導體襯底。?

優選的，所述第一摻雜層只覆蓋所述集電區。?