一种逆导型IGBT器件制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种逆导型IGBT器件，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底内的缓冲层；形成于所述缓冲层内的绝缘结构；形成于所述缓冲层表面的集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；其中，所述集电区和短路区的掺杂类型不同，且分别位于所述绝缘结构两侧，从而使得所述绝缘结构将所述集电区与所述短路区的电势在一定程度上进行隔离，进而使得所述逆导型RC-IGBT器件以更小的电流进入传统IGBT模式，解决了现有技术中RC-IGBT器件工作时的电流回跳现象。

【技术实现步骤摘要】
一种逆导型IGBT器件
本专利技术涉及半导体器件制造
，尤其涉及一种逆导型IGBT器件。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT）是由双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管（即巨型晶体管，简称GTR）的低导通压降两方面的优点，作为高压开关被普遍应用。传统的IGBT器件在承受反压时，集电结反偏而不能导通。所以在工作时，IGBT器件经常与一个反并联的快恢复二极管一起使用，从而通过快恢复二极管为IGBT器件的感性负载提供电流的释放通道。实际应用中的大多数IGBT单管及模块由IGBT芯片与快恢复二极管芯片共同封装而成。为了降低系统的成本，提高系统的整体可靠性，人们专利技术了一种逆导型IGBT，简称RC-IGBT。逆导型IGBT是当前国际上一种新型的IGBT器件，最早提出于1988年。如图1所示，传统的IGBT器件包括：漂移区101；位于所述漂移区101上表面的基区100；位于所述漂移区101和基区100表面的栅极结构105；位于所述漂移区101下表面的缓冲层102；位于所述缓冲层102下表面的集电极结构103以及位于所述集电极结构103下表面的金属电极104。如图2所示，逆导型IGBT器件包括：漂移区201；位于所述漂移区201上表面的基区200；位于所述漂移区201和基区200表面的栅极结构205；位于所述漂移区201下表面的缓冲层202；位于所述缓冲层202下表面的集电极结构203，所述集电极结构203包括并列位于所述缓冲层202下表面的集电区2031和短路区2032；位于所述集电极结构203下表面的金属电极204。对比图1和图2可以看出，相较于传统的IGBT器件，逆导型IGBT器件的集电极结构203不是连续的重掺杂P型集电区2031，而是间断的引入了一些与集电区2031并列位于所述缓冲层202表面的重掺杂N型短路区2032，从而使得逆导型IGBT器件的基区200、漂移区201、缓冲层202以及短路区2032构成一个PIN二极管，使得逆导型IGBT器件等效于一个IGBT与一个PIN二极管反并联，只是将其集成在同一芯片中，从而为其反偏时提供一个紧凑的电流释放电路。而且，在关断期间，短路区2032为漂移区201内的过剩载流子提供了一条有效的抽走通道，大大缩短了逆导型IGBT器件的关断时间。相对于传统的IGBT器件，逆导型IGBT器件节省了芯片面积和封装、测试费用，降低了器件成本。此外，逆导型IGBT器件还具有较低的损耗，良好的安全电压特性，正的温度系数，以及良好的关断特性、良好的短路特性和良好的功率循环特性。由于逆导型IGBT器件在成本和性能上具有很大的优势，再加上巨大的市场需求，使得逆导型IGBT器件成为国内外各大厂商研究的重点。然而逆导型IGBT器件在具有诸多优点的同时，也存在些问题，最主要的就是逆导型IGBT器件在工作时存在电流回跳现象。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种逆导型IGBT器件，以解决现有技术中逆导型IGBT器件工作时的电流回跳现象。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种逆导型IGBT器件，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底内的缓冲层；形成于所述缓冲层内的绝缘结构；形成于所述缓冲层表面的集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；其中，所述集电区和短路区的掺杂类型不同，且分别位于所述绝缘结构两侧。优选的，所述绝缘结构的材料为SiO2或Si3N4。优选的，所述绝缘结构完全贯穿所述缓冲层。优选的，所述绝缘结构的形成方法包括：对所述缓冲层进行刻蚀，在所述缓冲层内形成凹槽；对所述凹槽进行填充，形成绝缘结构。优选的，所述绝缘结构部分贯穿所述缓冲层。优选的，所述绝缘结构沿所述缓冲层到所述集电极结构方向上的高度在5μm-10μm的范围内。优选的，所述绝缘结构沿所述集电区到所述短路区方向上的宽度为在1μm-10μm的范围内。优选的，所述绝缘结构的形成工艺为局部注氧工艺。优选的，所述绝缘结构还延伸至所述集电区与所述短路区之间。优选的，所述逆导型IGBT器件的形成方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成缓冲层；在所述缓冲层表面形成集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；在所述集电区和短路区的交界面处形成凹槽，所述凹槽贯穿所述集电极结构，并延伸至所述缓冲层中；对所述凹槽进行填充，形成绝缘结构。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的逆导型IGBT器件中，所述缓冲层内形成有绝缘结构，且所述集电区与短路区分别位于所述绝缘结构的两侧，从而使得所述绝缘结构将所述集电区与所述短路区的电势在一定程度上进行隔离，进而使得所述逆导型RC-IGBT器件以更小的电流进入传统IGBT模式，解决了现有技术中RC-IGBT器件工作时的电流回跳现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中传统IGBT器件的结构示意图；图2为现有技术中逆导型IGBT器件的结构示意图；图3为现有技术中逆导型IGBT器件发生电流回跳的I-V特性曲线示意图；图4为现有技术中逆导型IGBT器件发生电流回跳的原理示意图；图5为本专利技术实施例所提供的逆导型IGBT器件的一种结构示意图；图6为本专利技术实施例所提供的逆导型IGBT器件的另一种结构示意图；图7为本专利技术实施例中所述绝缘结构的高度分别为0μm、1μm、1.5μm和2μm的情况下，所述逆导型IGBT器件发生电流回跳现象时的I-V特性曲线；图8为本专利技术实施例所提供的逆导型IGBT器件的又一种结构示意图；图9为现有技术中逆导型IGBT器件的I-V特性曲线，以及本专利技术实施例中所提供的逆导型IGBT器件的I-V特性曲线的对比示意图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，现有技术中的逆导型IGBT器件在工作时存在电流回跳现象。专利技术人研究发现，如图3所示，在所述RC-IGBT器件导通初期，其电流很小，栅极结构205与集电极结构203之间的电压VCE很大。但是，当所述RC-IGBT器件栅极结构203与集电极结构203之间的电压VCE大于一个特定值VP时，所述栅极结构205与集电极结构203之间的电压VCE会发生陡降，而电流陡增，即发生电流回跳现象。专利技术人进一步研究发现，在导通初期，如图4所示，所述RC-IGBT器件是单极导通的，电子从沟道区注入漂移区201，然后以几乎垂直的方向流向缓冲层202，当电子汇集到缓冲层202后，所述集电区2031上方的电子会横向流到所述短路区2032上方，然后从所述短路区2032流出集电极结构203，从而使得沿所述集电区2031边缘到所述集电区2031中心的方向，所述集电区2031上方的电势逐渐降低。又由于所述集电区2031上方的电势决定了所述RC-IGBT器件的集电结是否开启。在所述RC-IGBT器件导通初期，电流密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆导型IGBT器件，其特征在于，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底内的缓冲层；形成于所述缓冲层内的绝缘结构；形成于所述缓冲层表面的集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；其中，所述集电区和短路区的掺杂类型不同，且分别位于所述绝缘结构两侧。

【技术特征摘要】
1.一种逆导型IGBT器件，其特征在于，包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底内的缓冲层；形成于所述缓冲层内的绝缘结构；形成于所述缓冲层表面的集电极结构，所述集电极结构包括集电区和短路区；其中，所述集电区和短路区的掺杂类型不同，且分别位于所述绝缘结构两侧；其中，所述缓冲层位于漂移区表面；所述缓冲层的掺杂类型与所述漂移区的掺杂类型相同，且所述缓冲层的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度；其中，所述半导体衬底内除去正面结构和背面结构后的剩余部分为漂移区。2.根据权利要求1所述的逆导型IGBT器件，其特征在于，所述绝缘结构的材料为SiO2或Si3N4。3.根据权利要求1所述的逆导型IGBT器件，其特征在于，所述绝缘结构完全贯穿所述缓冲层。4.根据权利要求3所述的逆导型IGBT器件，其特征在于，所述绝缘结构的形成方法包括：对所述缓冲层进行刻蚀，在所述缓冲层内形成凹槽；对所述凹槽进行填充，形成绝缘结构。5.根据权利要求1所述的逆导型IGBT器件，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文亮，朱阳军，田晓丽，卢烁今，胡爱斌，
申请(专利权)人：上海联星电子有限公司，中国科学院微电子研究所，江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31