[實用新型]功率半導體器件

有效

• 申請號: 201721862907.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN207781616U
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 聞永祥;顧悅吉;葛俊山;孫文良;陳果
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;范芳茗

本申請公開了功率半導體器件。所述器件包括：位于半導體襯底的第一表面的正面結構，所述正面結構包括阱區和發射區，所述發射區位于所述阱區中；位于所述半導體襯底的第二表面的緩沖區和集電區，所述集電區從所述第二表面延伸至與所述緩沖區鄰接，其中，所述半導體襯底形成所述功率半導體器件的漂移區，所述漂移區、所述發射區和所述緩沖區為第一摻雜類型，所述阱區和所述集電區為第二摻雜類型，所述第一摻雜類型與所述第二摻雜類型彼此相反,所述半導體襯底的第二表面經過激光處理，以減小所述半導體襯底的第二表面的粗糙度，以及減小所述緩沖區中的氧含量。

技術領域

本實用新型涉及半導體器件，更具體地，涉及功率半導體器件。

背景技術

功率半導體器件廣泛地應用于電子設備中，例如在功放電路中作為放大晶體管或者在電源電路作為開關晶體管。功率半導體器件包括雙極型晶體管、金屬氧化物半導體晶體管(MOSFET)和絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。

IGBT兼具金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)的高輸入阻抗，以及雙極結型晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)的載流能力，可簡化柵極驅動要求，同時增強導通狀態性能。它具有低飽和電壓、大電流密度、高阻斷能力和高達100kHz的頻率范圍等優點，故能迅速取代較低功率應用中的雙極型晶體管，以及較高功率應用中的柵極夾斷流硅控整流體(Gate Turn-off Thyristor,GTO)。

IGBT的開關機理與垂直雙擴散MOSFET(VDMOSFET)完全一樣。采用MOSFET的柵極控制其開通和關斷。IGBT是在功率MOSFET的漏極加入P+層，即IGBT的集電極側為P+層，從而增加一個P+N結，工作時在載流子漂移區引入電導調制效應，從而克服高壓工作與低導通電阻的矛盾。

在IGBT的發展過程中，主要的研究課題是改善飽和電壓和開關特性的折衷關系，為降低飽和電壓而采用的主要技術有柵氧化膜的優化、元胞尺寸的微細化和優化、降低關斷電阻的新結構、新的壽命控制法。為降低下降時間而采用的主要技術有N+緩沖區、P+集電極層濃度和厚度的優化以及新的壽命控制法，隨著IGBT器件制造工藝水平的不斷提高，非穿通(NPT)型IGBT，采用電阻率高的區熔晶片，替代價格昂貴的外延片，已經是目前IGBT器件生產的主流方式。非穿通(NPT)型IGBT是在IGBT正面結構完成后，通過減薄晶片厚度，例如標稱耐壓600V的IGBT需要減薄到80～85um左右的厚度，再在晶片背面用離子注入和退火工藝，形成發射效率較低的PN結，同時由于增加了承受高阻斷電壓的N漂移區厚度，以至于在高電壓下不會產生耗盡層穿透現象。

進一步地，在晶片的底部注入/輻照H+以形成N+緩沖區，從而減小漂移區的厚度，以及在IGBT器件體內形成較深的緩沖區，改善功率半導體器件的dv/dt特性。然而，該緩沖區的形成在晶片中產生多個不同能級的缺陷，導致功率半導體器件的擊穿電壓降低和漏電流增加。為了減少緩沖區的缺陷的不利影響，目前采用區熔晶片，以及提高熱處理溫度和時間，致使生產效率降低和器件成本升高。

因此，期望在功率半導體器件中進一步減少緩沖區的缺陷數量以提高擊穿電壓和減小漏電流。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提供功率半導體器件，其中，在形成緩沖區之前對半導體襯底的第二表面進行激光處理以提高擊穿電壓、減小漏電流和降低器件成本。

根據本實用新型，提供一種功率半導體器件，包括：位于半導體襯底的第一表面的正面結構，所述正面結構包括阱區和發射區，所述發射區位于所述阱區中；位于所述半導體襯底的第二表面的緩沖區和集電區，所述集電區從所述第二表面延伸至與所述緩沖區鄰接，其中，所述半導體襯底形成所述功率半導體器件的漂移區，所述漂移區、所述發射區和所述緩沖區為第一摻雜類型，所述阱區和所述集電區為第二摻雜類型，所述第一摻雜類型與所述第二摻雜類型彼此相反,所述半導體襯底的第二表面經過激光處理后的表面粗糙度為小于或等于0.01微米。