[發明專利]一種反向恢復特性好的RC-IGBT芯片及其制造方法

有效

• 申請號: 202010165552.3
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111430453B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（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

本發明涉及一種反向恢復特性好的RC?IGBT芯片，本發明的反向恢復特性好的RC?IGBT芯片，其FRD區內相鄰發射溝槽區之間設置有與發射極電極形成歐姆接觸的第二P型基區，第二P型基區的兩側設有與發射極電極形成肖特基接觸的P型肖特基結區，并且第二P型基區的深度大于P型肖特基結區的深度，P型肖特基結區的摻雜濃度低于第二P型基區的摻雜濃度，第一P型基區的摻雜濃度與第二P型基區的摻雜濃度相等。本發明的反向恢復特性好的RC?IGBT芯片其反向恢復電流較小，此外，本發明還涉及該RC?IGBT芯片的制造方法。

技術領域

本發明涉及一種IGBT芯片，尤其涉及一種反向恢復特性好的RC-IGBT芯片。此外本發明還涉及該RC-IGBT芯片的制造方法。

背景技術

RC-IGBT是將續流二極管FRD集成在IGBT器件內部的半導體芯片。目前的RC-IGBT芯片，其FRD區內PN結處的過剩載流子較多，從而使得反向恢復電流較大，進而使二極管的反向恢復特性較差。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種反向恢復特性好的RC-IGBT芯片及其制造方法，本發明的反向恢復特性好的RC-IGBT芯片，其反向恢復電流低。

本發明的反向恢復特性好的RC-IGBT芯片，包括IGBT區和FRD區，所述IGBT區及FRD區均包括由半導體基板形成的N型漂移區、位于N型漂移區背面的N型場終止區及位于N型場終止區下方的集電極，IGBT區內N型場終止區與集電極之間設有P型集電極區，FRD區內N型場終止區與集電極之間設置有N型集電極區，所述IGBT區內N型漂移區的表面設有積累區，IGBT區內還設有底端位于N型漂移區的多個柵溝槽區及虛擬溝槽區，FRD區內設有多個底端位于N型漂移區的發射溝槽區，柵溝槽區內設有位于柵溝槽區表面的絕緣膜及絕緣膜上方的柵電極，虛擬溝槽區內設有位于虛擬溝槽區表面的絕緣膜及絕緣膜上方的虛擬柵電極，發射溝槽區內設有位于發射溝槽區表面的絕緣膜及絕緣膜上方的發射柵電極，所述柵電極、虛擬柵電極及發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區內設有位于積累區上方的第一P型基區，所述第一P型基區的表面設有N+發射區，且第一P型基區內還設有位于N+發射區下方的接觸區，IGBT區表面設有與接觸區電連接的發射極電極，IGBT區的表面還設置有與柵電極連接的柵金屬層，IGBT區內的虛擬柵電極與所述發射極電極電連接，其特征在于：FRD區內相鄰發射溝槽區之間設置有與發射極電極歐姆接觸的第二P型基區，所述第二P型基區的兩側設有與發射極電極肖特基接觸的P型肖特基結區，并且所述第二P型基區的深度大于P型肖特基結區的深度，P型肖特基結區的摻雜濃度低于第二P型基區的摻雜濃度，第一P型基區的摻雜濃度與第二P型基區的摻雜濃度相等。

借由上述方案，本發明的反向恢復特性好的RC-IGBT芯片，其FRD區的P型肖特基結區和FRD區的第二P型基區是使用不同的掩膜，分別通過不同的離子注入所形成的；FRD區的P型肖特基結區的摻雜濃度比FRD區的第二P型基區低；在保證二極管耐壓的情況下，FRD區的P型肖特基結區可采用更低的摻雜濃度，淺的P型肖特基結有利于增大勢壘，減少二極管的反向恢復電流和反向恢復損耗，提高二極管的反向恢復特性，增強器件的魯棒性；

一種上述RC-IGBT芯片的制造方法，其使用僅對FRD區中間部分和IGBT區進行離子注入的掩膜，從而形成IGBT區中的第一P型基區和FRD區中的第二P型基區。

進一步的，本發明的RC-IGBT芯片的制造方法，其對第一P型基區及第二P型基區進行硼離子注入，其注入硼離子的濃度為2E13-3E13 cm^-2，其注入能量為80-120 Kev。

進一步的，本發明的RC-IGBT芯片的制造方法，其利用不對IGBT區中進行離子注入而僅對FRD區中P型肖特基結區進行離子注入的掩膜進行離子注入，從而在FRD區中形成淺的P型肖特基結區。