[發(fā)明專利]一種RC-IGBT芯片及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010031299.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111211168B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 陽平
• 申請（專利權）人: 上海擎茂微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/265;H01L21/331
• 代理公司: 溫州知遠專利代理事務所(特殊普通合伙) 33262
• 代理人: 湯時達

本發(fā)明涉及一種RC?IGBT芯片，包括IGBT區(qū)及FRD區(qū)，IGBT區(qū)及FRD區(qū)內均包括P型基區(qū)及接觸區(qū)，而IGBT區(qū)內P型基區(qū)的厚度及摻雜濃度均大于FRD區(qū)內P型基區(qū)的厚度及摻雜濃度，從而提高了其反向恢復特性。同時IGBT內接觸區(qū)摻雜濃度大于FRD區(qū)內摻雜濃度，這有利于減少二極管的反向恢復電流和反向恢復損耗，增強器件的魯棒性。此外，本發(fā)明還涉及該RC?IGBT芯片的制造方法。

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體器件，尤其涉及一種RC-IGBT芯片，此外本發(fā)明還涉及該RC-IGBT芯片的制造方法。

背景技術

RC-IGBT是一種將續(xù)流二極管FRD集成在IGBT器件內部的半導體器件。現有RC-IGBT器件通常采用一次離子注入，同時形成IGBT區(qū)和FRD區(qū)的P型基區(qū)。在IGBT區(qū)中沿有效導電溝道上的P型基區(qū)峰值濃度決定了其閾值電壓的大小。同時P型基區(qū)的濃度又必須與元胞區(qū)的耐壓條件相適配。因此，P型基區(qū)可調節(jié)的工藝窗口往往很小。而在二極管區(qū)中，在滿足耐壓條件時，P型基區(qū)的摻雜濃度越小，則二極管的反向恢復性能越好。由于P型基區(qū)可調節(jié)的工藝窗口很小，因此往往很難使P型基區(qū)摻雜濃度的選擇達到最佳化，進而在確保IGBT器件的閾值電壓、擊穿電壓等靜態(tài)參數性能的同時，提高二極管的反向恢復性能，因此，現有的RC-IGBT器件中無法充分降低二極管的反向恢復特性。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種反向恢復特性好的RC-IGBT芯片。

本發(fā)明的RC-IGBT芯片，包括IGBT區(qū)和FRD區(qū)，所述IGBT區(qū)及FRD區(qū)均包括由半導體基板形成的N型漂移區(qū)、位于N型漂移區(qū)背面的N型場終止區(qū)及位于N型場終止區(qū)下方的集電極，IGBT區(qū)內N型場終止區(qū)與集電極之間設有P型集電極區(qū)，FRD區(qū)內N型場終止區(qū)與集電極之間設置有N型集電極區(qū)，所述IGBT區(qū)內N型漂移區(qū)的表面設有積累區(qū)，IGBT區(qū)內還設有底端位于N型漂移區(qū)的多個柵溝槽區(qū)及虛擬溝槽區(qū)，FRD區(qū)內設有多個底端位于N型漂移區(qū)的發(fā)射溝槽區(qū)，柵溝槽區(qū)內設有位于柵溝槽區(qū)表面的絕緣膜及絕緣膜上方的柵電極，虛擬溝槽區(qū)內設有位于虛擬溝槽區(qū)表面的絕緣膜及絕緣膜上方的虛擬柵電極，發(fā)射溝槽區(qū)內設有位于發(fā)射溝槽區(qū)表面的絕緣膜及絕緣膜上方的發(fā)射柵電極，所述柵電極、虛擬柵電極及發(fā)射柵電極的上方均設有位于半導體基板表面的絕緣介質層，所述IGBT區(qū)內設有位于積累區(qū)上方的P型基區(qū)，所述FRD區(qū)內也設有位于N型漂移區(qū)上方的P型基區(qū)，且IGBT區(qū)內P型基區(qū)的離子濃度大于FRD區(qū)內P型基區(qū)的離子濃度，所述IGBT區(qū)內P型基區(qū)的表面設有N+發(fā)射區(qū)，且P型基區(qū)內還設有位于N+發(fā)射區(qū)下方的接觸區(qū)，FRD區(qū)內P型基區(qū)的表面也設有接觸區(qū)，且IGBT區(qū)內接觸區(qū)的摻雜濃度大于FRD區(qū)內接觸區(qū)的摻雜濃度，同時IGBT區(qū)內接觸區(qū)的厚度大于FRD區(qū)內接觸區(qū)的厚度，IGBT區(qū)及FRD區(qū)表面均設有與接觸區(qū)電連接的發(fā)射極電極，IGBT區(qū)的表面還設置有與柵電極連接的柵金屬層，IGBT區(qū)內的虛擬柵電極與所述發(fā)射極電極電連接。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：本發(fā)明的RC-IGBT芯片，FRD區(qū)的接觸區(qū)和IGBT區(qū)的接觸區(qū)是分別通過不同的離子注入工藝所形成的，FRD區(qū)的接觸區(qū)的厚度比IGBT區(qū)的接觸區(qū)的厚度小，IGBT區(qū)的接觸區(qū)通過多次離子注入的工序而形成，離子注入次數越多，則接觸區(qū)的厚度越厚，在關斷時越容易將空穴抽出，從而抑制閂鎖；而FRD區(qū)的接觸區(qū)僅通過一次離子注入而形成，其厚度越薄，則注入的空穴越少，由此可以改善二極管的反向恢復性能。最終既能抑制閂鎖又能提高反向恢復特性。同時，FRD區(qū)的P型基區(qū)和IGBT區(qū)的P型基區(qū)使用不同的掩膜，分別通過不同的離子注入所形成，這使得FRD區(qū)的P型基區(qū)的摻雜濃度比IGBT區(qū)P型基區(qū)低；在保證耐壓的情況下，FRD區(qū)的P型基區(qū)采用更低的摻雜濃度，有利于減少二極管的反向恢復電流和反向恢復損耗，增強器件的魯棒性；此外，FRD區(qū)的接觸區(qū)的摻雜濃度比IGBT區(qū)的接觸區(qū)的摻雜濃度低，摻雜濃度降低，使得二極管的反向恢復特性提高，由于在二極管中閂鎖不成問題，因此不需要形成高濃度的接觸區(qū)。

綜上所述，本發(fā)明的RC-IGBT芯片反向恢復特性好。