一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种RC-IGBT及其制作方法，该制作方法包括：提供一衬底；衬底具有漂移区，漂移区包括：元胞区及终端区；在漂移区对应终端区的上表面内形成主结以及场限环；在漂移区对应元胞区的上表面内形成多个IGBT元胞；在漂移区的下表面内形成集电区；在漂移区内形成第一载流子低寿命区及第二载流子低寿命区；第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于漂移区与终端区相对的区域；第一载流子低寿命区与主结底部之间的距离小于第一阈值；第二载流子低寿命区与集电区上表面之间的距离小于第二阈值；第一载流子低寿命区位于第二载流子低寿命区的上方。本发明专利技术可以同时降低正向导通与反向导通时的主结电流密度，避免主结雪崩击穿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造
，更具体的说，涉及一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法。
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)的高速开关特性的优点，因此，IGBT器件被广泛应用到交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。逆导型绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT，ReverseConducting-InsulatedGateBipolarTransistor)是具有国际前瞻性的一种新型IGBT器件，它将传统的与IGBT芯片反并联封装在一起的快速恢复二极管(FRD，FastRecoveryDiode)与IGBT集成在同一芯片上，提高了功率密度，降低了芯片面积、制作成本以及封装成本，同时提高了IGBT的可靠性。参考图1，图1为现有的一种RC-IGBT的结构示意图，RC-IGBT的包括：具有漂移区13的衬底；位于所述衬底下表面内的集电区14；位于所述衬底上表面内的终端区D以及元胞区A。所述终端区A包围所述元胞区D。终端区D包括：包围元胞区的主结12；以及包围主结12的多个间隔分布的场限环11。主结12以及场限环11设置在漂移区13的上表面内对应终端区D的设定位置。其中，主结12与场限环11是P型重掺杂(P+)区，漂移区13是N型轻掺杂(N-)区。集电区14包括多个间隔排布的N型重掺杂(N+)区以及P+区。元胞区A设置有多个互联的IGBT元胞，IGBT元胞的结构如图2所示，包括：位于漂移区13上表面对应元胞区设定位置的表面内的阱区21；位于阱区21内的源区22。在漂移区13上表面设置有栅极结构23以及位于阱区21与源区22上表面的发射极24。在RC-IGBT元胞对应的集电区14的下表面设置有集电极15。其中，阱区21是P型轻掺杂(P-)区，为环形结构；源区22为是N+区，为环形结构。现有的RC-IGBT主结处的电流密度较大，主结容易发生动态雪崩击穿。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种RC-IGBT及其制作方法，降低了RC-IGBT主结处的电流密度较大，能够防止主结发生动态雪崩击穿。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种RC-IGBT的制作方法，该制作方法包括：提供一衬底；所述衬底具有漂移区，所述漂移区包括：元胞区以及包围所述元胞区的终端区；在所述漂移区对应所述终端区的上表面内形成主结以及场限环；在漂移区对应所述元胞区的上表面内形成多个IGBT元胞；在所述漂移区的下表面内形成集电区；在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区；其中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于所述漂移区与所述终端区相对的区域；所述第一载流子低寿命区与所述主结底部之间的距离小于第一阈值；所述第二载流子低寿命区与所述集电区上表面之间的距离小于第二阈值；所述第一载流子低寿命区位于所述第二载流子低寿命区的上方。优选的，在上述制作方法中，所述在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区包括：对所述衬底的上表面对应所述终端区的位置进行第一辐照能量的He离子辐照，形成所述第一载流子低寿命区；对所述衬底的上表面对应所述终端区的位置进行第二辐照能量的He离子辐照，形成所述第二载流子低寿命区；其中，所述第一辐照能量小于所述第二辐照能量。优选的，在上述制作方法中，所述第一阈值与所述第二阈值均不大于100μm。优选的，在上述制作方法中，所述第一载流子低寿命区与第二载流子低寿命区的载流子寿命小于所述漂移区的载流子寿命的十分之一。本专利技术还提供了一种RC-IGBT，该RC-IGBT包括：衬底，所述衬底具有漂移区，所述漂移区包括：元胞区以及包围所述元胞区的终端区；设置在所述漂移区对应所述终端区的上表面内的主结以及场限环；设置在所述漂移区对应所述元胞区的上表面内的多个IGBT元胞；设置在所述漂移区的下表面内的集电区；设置在所述漂移区内的第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区；其中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于所述漂移区与所述终端区相对的区域；所述第一载流子低寿命区与所述主结底部之间的距离小于第一阈值；所述第二载流子低寿命区与所述集电区上表面之间的距离小于第二阈值；所述第一载流子低寿命区位于所述第二载流子低寿命区的上方。优选的，在上述RC-IGBT中，所述第一阈值与所述第二阈值均不大于100μm。优选的，在上述RC-IGBT中，所述第一载流子低寿命区与第二载流子低寿命区的载流子寿命小于所述漂移区的载流子寿命的十分之一。通过上述描述可知，本专利技术所述制作方法包括：提供一衬底；所述衬底具有漂移区，所述漂移区包括：元胞区以及包围所述元胞区的终端区；在所述漂移区对应所述终端区的上表面内形成主结以及场限环；在漂移区对应所述元胞区的上表面内形成多个IGBT元胞；在所述漂移区的下表面内形成集电区；在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区；其中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于所述漂移区与所述终端区相对的区域；所述第一载流子低寿命区与所述主结底部之间的距离小于第一阈值；所述第二载流子低寿命区与所述集电区上表面之间的距离小于第二阈值；所述第一载流子低寿命区位于所述第二载流子低寿命区的上方。本专利技术所述制作方法制备的RC-IGBT中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区的载流子寿命均小于漂移区的载流子寿命。这样，当RC-IGBT时间正向工作电压正向导通时，靠近集电区的第二载流子低寿命区可以降低对应终端区处集电区的P+区对漂移区的空穴电流注入，进而降低主结的电流密度。当时间反向工作电压反向导通时，靠近主结的第一载流子低寿命区可以降低主结对漂移区的空穴电流注入，进而降低主结的电流密度。可见，采用本申请实施例所述制作方法制备的RC-IGBT在反向导通与正向导通时的主结电流密度均较小。因此，本专利技术技术方案可以同时降低正向导通与反向导通时的主结电流密度，避免主结雪崩击穿，提高安全工作区范围。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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中常见的一种RC-IGBT的结构示意图；图2为IGBT元胞的结构示意图；图3-与6为本申请实施例提供的一种RC-IGBT的制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。RC-IGBT相对于传统IGBT，可以双向导通。参考图1和图2，RC-IGBT的元胞中，阱区21为P-区，能够与背面集电区14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RC‑IGBT的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底；所述衬底具有漂移区，所述漂移区包括：元胞区以及包围所述元胞区的终端区；在所述漂移区对应所述终端区的上表面内形成主结以及场限环；在漂移区对应所述元胞区的上表面内形成多个IGBT元胞；在所述漂移区的下表面内形成集电区；在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区；其中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于所述漂移区与所述终端区相对的区域；所述第一载流子低寿命区与所述主结底部之间的距离小于第一阈值；所述第二载流子低寿命区与所述集电区上表面之间的距离小于第二阈值；所述第一载流子低寿命区位于所述第二载流子低寿命区的上方。

【技术特征摘要】
1.一种RC-IGBT的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底；所述衬底具有漂移区，所述漂移区包括：元胞区以及包围所述元胞区的终端区；在所述漂移区对应所述终端区的上表面内形成主结以及场限环；在漂移区对应所述元胞区的上表面内形成多个IGBT元胞；在所述漂移区的下表面内形成集电区；在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区；其中，所述第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区均位于所述漂移区与所述终端区相对的区域；所述第一载流子低寿命区与所述主结底部之间的距离小于第一阈值；所述第二载流子低寿命区与所述集电区上表面之间的距离小于第二阈值；所述第一载流子低寿命区位于所述第二载流子低寿命区的上方。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述漂移区内形成第一载流子低寿命区以及第二载流子低寿命区包括：对所述衬底的上表面对应所述终端区的位置进行第一辐照能量的He离子辐照，形成所述第一载流子低寿命区；对所述衬底的上表面对应所述终端区的位置进行第二辐照能量的He离子辐照，形成所述第二载流子低寿命区；其中，所述第一辐照能量小于所述第二辐照能量。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一阈值与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕渊，朱阳军，卢烁今，田晓丽，
申请(专利权)人：上海联星电子有限公司，江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31