[發(fā)明專(zhuān)利]反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310374500.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104425578B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張碩;芮強(qiáng);王根毅;鄧小社
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/739
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

本發(fā)明提供一種反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管，其包括N型襯底，形成于N型襯底正面的正面結(jié)構(gòu)和形成于N型襯底背面的背面結(jié)構(gòu)。背面結(jié)構(gòu)包括形成于N型襯底背面的溝槽、形成于溝槽之間的背面P+區(qū)、設(shè)置于溝槽內(nèi)的多晶硅以及形成于背面P+區(qū)和多晶硅上的背面金屬層。該反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管采用多晶硅來(lái)填充反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管背面的溝槽。制造該反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管時(shí)只需要精確控制多晶硅的摻雜濃度就可以控制反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管背面的反向?qū)ǘO管的參數(shù)，工藝控制要求較低。該反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管對(duì)制造工藝控制要求較低，制造難度較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件，特別是涉及一種反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種常用的通過(guò)電壓控制的功率開(kāi)關(guān)器件。其具有輸入電容大、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電流小、速度快、耐壓高、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、工作溫度高、控制電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，現(xiàn)階段已經(jīng)成為電力電子裝置的主流器件。反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管是一種新型的IGBT器件，它是將IGBT結(jié)構(gòu)以及反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)集成在同一個(gè)芯片上。這樣可以改善非平衡載流子的通道，優(yōu)化拖尾電流。反向?qū)↖GBT器件具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)。

常見(jiàn)的反向?qū)↖GBT的制造方法中對(duì)器件背面反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)的制造方法主要有兩種。一種反向?qū)↖GBT的反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)的制造方法是采用兩次背面光刻來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體為先進(jìn)行有選擇的注入和擴(kuò)散形成P+型區(qū)域，然后再次進(jìn)行有選擇的注入和擴(kuò)散形成N+型區(qū)域，這樣就可以在反向?qū)↖GBT 的背面間隔性的形成N+和P+區(qū)域。間隔性的N+和P+區(qū)域即為反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)。采用這種制造方法形成的反向?qū)↖GBT的背面N+區(qū)域較淺，對(duì)工藝的控制要求較高。一旦N+區(qū)域的濃度偏高，所形成的反向?qū)↖GBT正向?qū)〞r(shí)將無(wú)法形成大注入效應(yīng)而喪失反向?qū)↖GBT的功能。

另一種反向?qū)↖GBT的反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)的制造方法如下。在正面工藝完成及背面P+層形成后，進(jìn)行挖槽，然后利用背面金屬填充槽，最終形成反向?qū)↖GBT的反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)。該反向?qū)↖GBT的反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)的制造方法主要采用挖槽填充背面金屬的方式來(lái)形成反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)，但是反向?qū)↖GBT背面槽內(nèi)金屬由于受限于反向?qū)↖GBT集電極金屬的要求，反向?qū)ǘO管的參數(shù)只能通過(guò)調(diào)節(jié)挖槽的寬度和深度來(lái)調(diào)節(jié)，工藝調(diào)節(jié)起來(lái)麻煩，對(duì)工藝控制要求較高。因此，從上述兩種工藝方法可以看到，常見(jiàn)的反向?qū)↖GBT器件背面反向?qū)ǘO管結(jié)構(gòu)的制造方法制造工藝控制要求較高，制造難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管，制造該反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管時(shí)所需的工藝控制要求較低，制造難度較小。

一種反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管，包括N型襯底，形成于N型襯底正面的正面結(jié)構(gòu)和形成于N型襯底背面的背面結(jié)構(gòu)，所述背面結(jié)構(gòu)包括形成于N型襯底背面的溝槽、形成于溝槽之間的背面P+區(qū)、設(shè)置于溝槽內(nèi)的多晶硅以及形成于背面P+區(qū)和多晶硅上的背面金屬層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)之間的N型襯底中設(shè)有復(fù)合中心。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合中心是采用電子或者質(zhì)子對(duì)所述N型襯底進(jìn)行輻照形成的。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽的形狀為長(zhǎng)方形。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽的深度為1～20μm，寬度為1～30μm，相鄰兩個(gè)溝槽的間距為50～300μm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽中淀積的多晶硅為 N型多晶硅。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述N型襯底的背面形成的溝槽中淀積的多晶硅的濃度為1E17～1E21cm^-3。