集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件制造技术

本发明专利技术公开了一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，涉及半导体芯片技术领域，包括正面的栅极/发射极区、场限环区和背面的集电极区以及位于正面和背面之间的衬底漂移区，所述集电极区包括金属焊盘和设于所述金属焊盘上的至少两个介质区，每相邻两个介质区之间设有浮空区，每一个所述浮空区包括设于所述金属焊盘上的浮空介质区、设于所述浮空介质区上的浮空N+注入区和设于所述浮空N+注入区上的浮空缓冲层；本发明专利技术中的电流方向既有集电极竖直向上到发射极的电流，也有集电极四周场板场限环对应区域斜向上的流经缓冲层到发射极的电流，能够提高小电流时的工作效率。能够提高小电流时的工作效率。能够提高小电流时的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件


[0001]本专利技术涉及半导体芯片
，特别是一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件。

技术介绍

[0002]在常规场截止型IGBT中，由于集电极短P+掺杂的存在，不具备反向导通的能力；逆导型绝缘栅双极型晶体管（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC
‑
IGBT）是一种兼备IGBT功能和反向（逆向）导通功能的器件。
[0003]逆导型绝缘栅双极型晶体管能够提高集成度、减小寄身电感、降低封装成本。传统的实现RC
‑
IGBT的一种方法是在背面槽栅中采用重掺杂的P型多晶硅，利用P型多晶硅与N型漂移区的内建电势来耗尽两个背面槽栅之间的N型漂移区，从而达到消除折回现象的目的。传统的实现RC
‑
IGBT的另一种方法是通过P型和N型材料间隔排列的方式制成RC
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IGBT，通过P型和N型的面积比例调节来消除N型材料带来的副作用。传统的实现RC
‑
IGBT器件的方式，需要精细的背面栅槽工艺，或者需要精细的P型和N型材料间隔排列加工工艺，或者需要增大芯片面积额外做一个并联的FRD。加工困难，良品率低。传统的RC
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IGBT器件，为了获得和相同正面工艺制作的IGBT相同的集电极电流，往往通过增大芯片面积的方法来解决，即为了获得相同的集电极电流，传统的RC
‑
IGBT芯片面积比相同电流的相同正面工艺的IGBT芯片面积大。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，可以采用和相同正面工艺制作的IGBT相同的芯片面积来获得相同的集电极电流；另外，本专利技术便于实施制作，可以利用现有的工艺水平实现；本专利技术中的电流方向既有集电极竖直向上到发射极的电流，也有集电极四周场板对应区域斜向上的流经缓冲层到发射极的电流，能够提高小电流时的工作效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，包括正面的栅极/发射极区、场限环区和背面的集电极区以及位于正面和背面之间的衬底漂移区，所述集电极区包括金属焊盘和设于所述金属焊盘上的至少两个介质区，每相邻两个介质区之间设有浮空区，每一个所述浮空区包括设于所述金属焊盘上的浮空介质区、设于所述浮空介质区上的浮空N+注入区和设于所述浮空N+注入区上的浮空缓冲层。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述集电极区与所述栅极/发射极区相对的一侧包括设于所述金属焊盘上的P型注入区和设于所述P型注入区上的N缓冲层。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述集电极区与所述场限环区相对的一侧还包括设于所述金属焊盘上的N型注入区和设于所述N型注入区上的N缓冲层。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述介质区的宽度为1nm
‑
10000000nm，介质区的深度为1nm
‑
200000nm。
[0009]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术实现了逆向也可以导通的性能，可以使器件从MOS状态更快切换到IGBT状态；2、本专利技术有效利用了场限环区对应位置的背面结构，使得电流方向既有集电极竖直向上到发射极的电流，也有集电极四周场板对应区域斜向上的流经缓冲层到发射极的电流，能够提高小电流时的工作效率，在小电流工作条件下可以降低VCE饱和压降，在同样的饱和压降下，可以提高导电电流9%左右。另外在大电流工作时，本专利技术结构的IGBT的饱和压降VCE性能达到了普通IGBT的水平。
[0010]3、本专利技术能够明显改善器件性能，并且不需要非常精细工艺的背面加工，容易加工和生产。
[0011]4.本专利技术可以减少芯片面积。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例中逆导型IGBT器件的结构示意图；图2为现有的IGBT器件的结构示意图；图3为现有的IGBT器件的Vc
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Ic曲线图；图4为本专利技术实施例中包括一个浮空区的逆导型IGBT器件的结构示意图；图5为本专利技术实施例中包括一个浮空区的逆导型IGBT器件的Vc
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Ic曲线图；图6为本专利技术实施例中包括两个浮空区的逆导型IGBT器件的结构示意图；图7为本专利技术实施例中包括两个浮空区的逆导型IGBT器件的Vc
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Ic曲线图。
[0013]附图标记：10、栅极/发射极区，20、场限环区，30、集电极区，31、金属焊盘，32、介质区，33、浮空区，34、浮空介质区，35、浮空N+注入区，36、浮空缓冲层，37、P型注入区，38、N缓冲层，39、N型注入区，40、衬底漂移区。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。
[0015]实施例
[0016]如图1所示，一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，包括正面的栅极/发射极区10、场限环区20和背面的集电极区30以及位于正面和背面之间的衬底漂移区40，本实施例指定的背面定义为IGBT的集电极所在的区域相对于衬底所在的方向，所述集电极区30包括金属焊盘31和设于所述金属焊盘31上的至少两个介质区32，每相邻两个介质区32之间设有浮空区33，每一个所述浮空区33包括设于所述金属焊盘31上的浮空介质区34、设于所述浮空介质区34上的浮空N+注入区35和设于所述浮空N+注入区35上的浮空缓冲层36。
[0017]在本实施例中，所述集电极区30与所述栅极/发射极区10相对的一侧包括设于所述金属焊盘31上的P型注入区37和设于所述P型注入区37上的N缓冲层38。
[0018]在本实施例中，所述集电极区30与所述场限环区20相对的一侧包括设于所述金属焊盘31上的N型注入区39和设于所述N型注入区39上的N缓冲层38。
[0019]在本实施例中，所述介质区32的宽度为1nm
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10000000nm，介质区32的深度为1nm
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200000nm。
[0020]下面对本实施例的工作原理作进一步说明：当集电极电位高于发射极电位时，CE之间的导电特性受栅极电压的控制，当栅极电压大于开启电压Vth时，在小电流工作时，工作在MOSFT模式，在大电流工作时，工作在IGBT模式；当栅极电压小于开启电压Vth时，IGBT和MOSFT都截止。通过图2
‑
图7，能够表明，含有浮空缓冲层36，浮空N+注入区35，浮空介质区34的逆导IGBT，在小集电极电流工作时，可以降低VCE饱和压降。同时在有两个浮空区时，在大电流工作时，能够和一般结构的IGBT性能相当。
[0021]当集电极电压小于发射极电压时，由于E和C之间有PN结形成的二极管，此时IGBT工作电流从发射极流向集电极，实现了IGBT的逆向导通。
[0022]综上，本实施例的IGBT结构实现了逆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，包括正面的栅极/发射极区、场限环区和背面的集电极区以及位于正面和背面之间的衬底漂移区，其特征在于，所述集电极区包括金属焊盘和设于所述金属焊盘上的至少两个介质区，每相邻两个介质区之间设有浮空区，每一个所述浮空区包括设于所述金属焊盘上的浮空介质区、设于所述浮空介质区上的浮空N+注入区和设于所述浮空N+注入区上的浮空缓冲层。2.根据权利要求1所述的集电极侧含有浮空区的逆导型IGBT器件，其特征在于，所述集电极区与所述栅极/发射极区相对的一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张镜华，郝知行，杨蜀湘，王宇，
申请(专利权)人：四川奥库科技有限公司，
类型：发明
国别省市：