[實用新型]集成續流二極管的功率半導體器件

有效

• 申請號: 201320773149.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN203607411U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 顧悅吉;聞永祥;劉琛;劉慧勇
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/739;H01L21/8222;H01L21/331
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張振軍

技術領域

本實用新型涉及IGBT器件及其制造工藝，尤其涉及一種集成續流二極管的功率半導體器件。?

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT，Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）是近年來最令人注目及發展最快的一種新型電力電子器件。IGBT具有柵極高輸入阻抗、開通和關斷時具有較寬的安全工作區等特點，因此IGBT在電機驅動、電焊機、電磁爐，UPS電源等方面有很廣泛的應用。?

從器件結構上來看，IGBT可以看作是MOSFET器件和PNP雙極型晶體管的復合元件，是在功率MOSFET工藝基礎上進一步優化的產物。但與MOSFET器件不同的是，常規的IGBT器件不具有可用于續流功能的寄生體二極管結構。通常，IGBT器件制造商會在器件封裝時同時將一顆續流二極管或快恢復二極管與IGBT器件封裝一起，以便客戶使用，但這無形之中增加IGBT器件廠商的生產成本。?

現有技術雖然存在集成續流二極管的IGBT器件，但技術方案依然存在工藝復雜、制造成本高昂、器件應用范圍狹窄等問題。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種集成續流二極管的功率半導體器件，形成的集成續流二極管的功率半導體器件具有開關安全工作區寬、魯棒性強以及制造成本低等優點。?

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種集成續流二極管的功率半導體器件，包括：?

具有第一摻雜類型的半導體襯底，所述半導體襯底具有相對的正面和背面，所述半導體襯底作為IGBT器件的場截止區；?

位于所述半導體襯底正面上的外延層，所述外延層的背面與所述半導體襯底的正面貼合，所述外延層具有第一摻雜類型，所述外延層作為IGBT器件的漂移區；?

IGBT器件的基區、發射區、柵介質層和柵極，形成于所述外延層的正面，所述基區具有第二摻雜類型，所述發射區具有第一摻雜類型，所述第一摻雜類型和第二摻雜類型相反；?

具有第二摻雜類型的集電區，位于所述場截止區的背面；?

具有第一摻雜類型的二極管接觸區，位于所述場截止區的背面。?

根據本實用新型的一個實施例，所述場截止區是縱向摻雜均勻的，所述場截止區的厚度為5μm至50μm。?

根據本實用新型的一個實施例，所述半導體襯底的晶向為<100>。?

根據本實用新型的一個實施例，所述外延層的厚度為40μm至120μm。?

根據本實用新型的一個實施例，所述二極管接觸區與集電區之間具有間隔。?

根據本實用新型的一個實施例，所述二極管接觸區與集電區之間的間隔為5μm至50μm。?

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：?

本實用新型實施例的集成續流二極管的功率半導體器件具有場截止區，該場截止區優選為縱向摻雜均勻，而且該場截止區的厚度可以較傳統的IGBT器件的場截止區更厚，如此，不僅使得IGBT器件在工作時以及在復雜工作狀態下的外加電場能夠較大程度地施加在場截止區上，從而降低了IGBT器件正面基區底部的電場強度，而且同時還可以有效減小集成在IGBT器件體內的續流二極管的正向電流壓降以提高集成在IGBT器件體內的續流二極管的抗雪崩擊穿能力。?

本實用新型實施例的功率半導體器件的場截止區的摻雜雜質總量以及厚度可以通過減薄半導體襯底的厚度的方式進行調節，因而場截止區的濃度和厚度可以精確控制和調節，使得形成的功率半導體器件具有更強的魯棒性。?

此外，本實用新型實施例的集成續流二極管的功率半導體器件中，二極管接觸區和集電區之間可以具有間隔，也就是利用場截止區將二極管接觸區和集電區隔離開，可以有效降低二極管接觸區和集電區之間的電場峰值，從而可以減小離化電流，改善IGBT器件在關斷時造成的電流震蕩對集成的續流二極管的沖擊，提高IGBT器件的安全工作范圍。?

再者，本實用新型實施例的集成續流二極管的功率半導體器件中，集電區的面積占整個場截止區背面的面積比例可以通過光刻版圖結構進行精確控制與調節，從而可以兼顧IGBT器件飽和壓降以及集成的續流二極管的正向導通壓降。?