[發(fā)明專利]逆導型IGBT器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010002643.5
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN113066850B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃寶偉;肖秀光;吳海平;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務(wù)所(普通合伙) 44325
• 代理人: 姚章國

本申請公開了一種逆導型IGBT器件及制備方法，包括漂移層和設(shè)置在漂移層上表面的正面結(jié)構(gòu)，漂移層下表面設(shè)置有緩沖層，緩沖層內(nèi)設(shè)有多個空腔區(qū)；緩沖層表面設(shè)有導電層，空腔區(qū)與導電層之間設(shè)有間隙，導電層由而背面第一導電類型區(qū)和背面第二導電類型區(qū)間隔設(shè)置，背面第二導電類型區(qū)設(shè)置在空腔區(qū)下方，導電層表面設(shè)有集電極層。根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，通過在緩沖層內(nèi)設(shè)置空腔區(qū)，且將空腔區(qū)設(shè)置在背面第二導電類型區(qū)的上方，形成電流散射中心，使背面第二導電類型區(qū)的空穴在IGBT開通時能以更快的速度注入IGBT的漂移層，能夠明顯消除電壓折回現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及半導體器件領(lǐng)域，尤其涉及逆導型IGBT器件及制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件在電力應(yīng)用系統(tǒng)中占有重要位置，而應(yīng)用電路一般要求具有雙向?qū)芰?，但是傳統(tǒng)的IGBT器件是一個單向?qū)ㄆ骷?，這就要求IGBT必須反向并聯(lián)一個器件(一般指的是二極管)來滿足電力系統(tǒng)的應(yīng)用，這就增加了系統(tǒng)的復雜性和應(yīng)用成本。

針對這一現(xiàn)狀，有人提出了逆導型IGBT器件，其為保持傳統(tǒng)IGBT器件正面結(jié)構(gòu)不變，在IGBT器件背面部分摻雜N型雜質(zhì)，在背面就形成了N型雜質(zhì)與P型雜質(zhì)共存形態(tài)，背面的N型雜質(zhì)區(qū)和正面的P型雜質(zhì)區(qū)就分別形成了二極管陰極和陽極結(jié)構(gòu)。相較傳統(tǒng)的IGBT，逆導型IGBT集成了二極管特性，在應(yīng)用中就可以單獨使用，無需并聯(lián)二極管，這就大大的簡化了系統(tǒng)的復雜性，也進一步降低了應(yīng)用成本。

但是這種逆導型IGBT在正向?qū)〞r會存在電壓折回現(xiàn)象，這是由于在導通時，電子快速從背面N區(qū)導出，相當于僅工作在Mosfet模式，由于背面PN結(jié)存在結(jié)勢壘，空穴無法在開通時馬上注入，只有當電流到達特定值，疊加在PN結(jié)上的電勢超過結(jié)勢壘時，空穴才能注入IGBT漂移區(qū)，當空穴注入時，才形成了電導調(diào)制效應(yīng)，此時IGBT的壓降相比僅工作在Mosfet模式時明顯減小，這也是電壓折回的根本原因。IGBT器件在電力應(yīng)用系統(tǒng)中一般是并聯(lián)使用，如果器件存在電壓折回的輸出特性，在并聯(lián)使用中極易出現(xiàn)電流不均的嚴重情況，最終的后果是IGBT器件過熱燒毀，對應(yīng)用系統(tǒng)造成損害。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種逆導型IGBT器件及制備方法。

第一方面，提供一種逆導型IGBT器件，包括漂移層和設(shè)置在所述漂移層上表面的正面結(jié)構(gòu)，所述漂移層下表面設(shè)置有緩沖層，所述緩沖層內(nèi)設(shè)有多個空腔區(qū)；

所述緩沖層表面設(shè)有導電層，所述空腔區(qū)與所述導電層不接觸，所述導電層由而背面第一導電類型區(qū)和背面第二導電類型區(qū)間隔設(shè)置，所述背面第一導電類型區(qū)設(shè)置在所述空腔區(qū)下方，

所述導電層表面設(shè)有集電極層。

進一步的，所述空腔區(qū)延伸至所述漂移層設(shè)置。

進一步的，每個所述空腔區(qū)為一個獨立空腔。

進一步的，每個所述空腔區(qū)由多個分隔的空腔組成。

進一步的，每個所述空腔區(qū)內(nèi)的空腔間隔設(shè)置，相鄰所述空腔之間間距不盡相同，相鄰所述空腔之間間距為0.01um～1um。

第二方面，提供一種逆導型IGBT器件制備方法，包括步驟：

S1：提供第一導電類型的襯底，在所述襯底上表面形成正面結(jié)構(gòu)；

S2：在所述襯底內(nèi)部多個區(qū)域注入離子，隨后進行退火操作形成多個空腔區(qū)；

S3：隨后在所述襯底下表面形成緩沖層，所述緩沖層至少部分覆蓋所述空腔區(qū)；

S4：在所述緩沖層表面形成導電層，所述導電層由背面第一導電類型區(qū)和背面第二導電類型區(qū)間隔設(shè)置，所述背面第一導電類型區(qū)設(shè)置在所述空腔區(qū)下方；