一种逆阻型IGBT及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种RB-IGBT及其制作方法，该RB-IGBT包括：衬底，衬底具有漂移区；漂移区包括：第一区、第二区以及包围第二区的第三区；设置在衬底对应第二区的上表面内的主结，主结包围第一区；设置在第三区内的隔离区；设置在衬底对应第一区的上表面内的IGBT元胞；设置在衬底下表面内的集电区；其中，第二区的载流子寿命小于第一区的载流子寿命。本发明专利技术技术方案可以消除主结附近的电流集中现象，进而降低了导通时主结处的电流密度，避免了RB-IGBT关断时主结发射雪崩击穿的问题，进而避免器件被烧毁。

【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，涉及一种逆阻型IGBT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。传统IGBT的结构包括有源区和第二区。第二区的作用是提高正向耐压，在正向关断时能够承受要求的电压。传统IGBT只工作在正向导通与正向关断两种状态。有些应用场合需要IGBT能够工作在反向关断的状态，而传统IGBT没有反向终端结构，反向耐压非常小。逆阻型IGBT(ReverseBlocking-IGBT，简称RB-IGBT)在传统IGBT的基础上增加第三区，即反向终端结构，使器件在反向关断时可以承受要求的电压。参考图1，图1为现有技术中常见的一种RB-IGBT的结构示意图，包括：衬底，衬底具有N-(N型浅掺杂)漂移区14；设置在衬底中间元胞区内的IGBT元胞；设置在所述衬底上表面内，包围所述元胞区的P+(P型重掺杂)主结11；设置在所述衬底内，包围所述漂移区14的P+隔离区12；设置在所述衬底下表面内的P+集电区13。其中，隔离区12贯穿漂移区14。具体使用时，衬底与元包区以及主结11对应的上表面上需要设置金属发射极，在集电区13下表面形成金属集电极，以便于电路的电连接。RB-IGBT只有中间的元包区及主结11连接发射极，RB-IGBT导通时，电流从背面的集电区13流入正面的元胞区及主结11，四周的电流向元胞区及主结集中，使得主结11处电流密度很高，导致RB-IGBT关断时主结11易发生雪崩击穿，甚至导致器件烧毁。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种逆阻型IGBT及其制作方法，降低了RB-IGBT导通时主结11处的电流密度，避免了RB-IGBT关断时主结发射雪崩击穿的问题，进而避免器件被烧毁。为实现上述目的，本专利技术提供如下方案：一种RB-IGBT，该RB-IGBT包括：衬底，所述衬底具有漂移区；所述漂移区包括：第一区；包围所述第一区的第二区；以及包围所述第二区的第三区；设置在所述衬底对应所述第二区的上表面内的主结，所述主结包围所述第一区；设置在所述第三区内的隔离区；设置在所述衬底对应所述第一区的上表面内的IGBT元胞；设置在所述衬底下表面内的集电区；其中，所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命。优选的，在上述RB-IGBT中，所述第二区的载流子寿命不大于所述第一区的载流子寿命的百分之十。优选的，在上述RB-IGBT中，所述衬底对应所述第二区的上表面内还设置有场限环以及截止环；其中，所述场限环包围所述主结；所述截止环包围所述场限环。本专利技术还提供了一种RB-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：第一区；包围所述第一区的第二区；以及包围所述第二区的第三区；在所述衬底内形成主结以及隔离区；所述主结位于衬底对应所述第二区的上表面内，所述主结包围所述第一区；所述隔离区位于所述第三区内；在所述衬底对应所述第一区的上表面内形成IGBT元胞；在所述衬底下表面内形成集电区；对所述第二区进行载流子寿命控制，使得所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命。优选的，在上述制作方法中，所述对所述第二区进行载流子寿命控制包括：对所述衬底的上表面对应所述第二区的位置进行离子辐照，降低所述第二区的载流子寿命。优选的，在上述制作方法中，在经过所述离子辐照后，还包括：通过退火工艺调节所述第二区的载流子寿命。优选的，在上述制作方法中，所述第二区的载流子寿命不大于所述第一区的载流子寿命的百分之十。通过上述描述可知，本专利技术提供的RB-IGBT包括：衬底，所述衬底具有漂移区；所述漂移区包括：第一区；包围所述第一区的第二区；以及包围所述第二区的第三区；设置在所述衬底对应所述第二区的上表面内的主结，所述主结包围所述第一区；设置在所述第三区内的隔离区；设置在所述衬底对应所述第一区的上表面内的IGBT元胞；设置在所述衬底下表面内的集电区；其中，所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命。所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命，这样可以降低与第一区对应的集电区对主结的空穴电流注入，同时降低隔离区对主结的空穴电流注入，避免了隔离区以及与第一区对应的集电区对漂移区大量注入空穴电流，消除主结附近的电流集中现象，进而降低了导通时主结处的电流密度，避免了RB-IGBT关断时主结发射雪崩击穿的问题，进而避免器件被烧毁。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RB-IGBT的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种RB-IGBT的结构示意图；图3-图6为本申请实施例提供的一种RB-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。由图1可知，在RB-IGBT导通时，元胞区的电流相对均匀，但在主结11附近，来自背面边缘集电区13及隔离区12的电流集中聚集，导致此处电流密度远高于平均水平。局部高的电流密度对器件是不利的，尤其是在关断时，这些高电流密度区会提前发生动态雪崩击穿，导致电流密度急剧增加，不再受栅极关断信号的控制，最终导致器件烧毁。图1中箭头表示电流方向以及电流密度。为解决上述问题，本申请实施例提供了一种RB-IGBT，参考图2，图2为本申请实施例提供的一种RB-IGBT的结构示意图，该RB-IGBT包括：衬底20，所述衬底20具有漂移区24；所述漂移区包括：第一区241；包围所述第一区241的第二区242；以及包围所述第二区242的第三区243；设置在所述衬底20对应所述第二区242的上表面内的主结21，所述主结21包围所述第一区241；设置在所述第三区243内的隔离区22；设置在所述衬底20对应所述第一区241的上表面内的IGBT元胞；设置在所述衬底20下表面内的集电区23。其中，主结21以及隔离区22均为P+区。漂移区24为N-区。所述第二区242的载流子寿命小于所述第一区241的载流子寿命。本申请实施例中，所述第二区242的载流子寿命不大于所述第一区241的载流子寿命的百分之十。所述衬底对应所述第二区的上表面内还设置有场限环以及截止环(图2中未示出所述场限环与截止环)。其中，所述场限环包围所述主结；所述截止环包围所述场限环。通过在所述衬底上表面内设置场限环以及截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RB‑IGBT，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有漂移区；所述漂移区包括：第一区；包围所述第一区的第二区；以及包围所述第二区的第三区；设置在所述衬底对应所述第二区的上表面内的主结，所述主结包围所述第一区；设置在所述第三区内的隔离区；设置在所述衬底对应所述第一区的上表面内的IGBT元胞；设置在所述衬底下表面内的集电区；其中，所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命。

【技术特征摘要】
1.一种RB-IGBT，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有漂移区；所述漂移区包括：第一区；包围所述第一区的第二区；以及包围所述第二区的第三区；设置在所述衬底对应所述第二区的上表面内的主结，所述主结包围所述第一区；设置在所述第三区内的隔离区；设置在所述衬底对应所述第一区的上表面内的IGBT元胞；设置在所述衬底下表面内的集电区；其中，所述第二区的载流子寿命小于所述第一区的载流子寿命。2.根据权利要求1所述的RB-IGBT，其特征在于，所述第二区的载流子寿命不大于所述第一区的载流子寿命的百分之十。3.根据权利要求1或2所述的RB-IGBT，其特征在于，所述衬底对应所述第二区的上表面内还设置有场限环以及截止环；其中，所述场限环包围所述主结；所述截止环包围所述场限环。4.一种RB-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...

【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