一種逆導(dǎo)型igbt器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種逆導(dǎo)型IGBT器件，包括：半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層；形成于所述緩沖層內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)；形成于所述緩沖層表面的集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)；其中，所述集電區(qū)和短路區(qū)的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)兩側(cè)，從而使得所述絕緣結(jié)構(gòu)將所述集電區(qū)與所述短路區(qū)的電勢在一定程度上進(jìn)行隔離，進(jìn)而使得所述逆導(dǎo)型RC-IGBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中RC-IGBT器件工作時的電流回跳現(xiàn)象。
【專利說明】一種逆導(dǎo)型IGBT器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種逆導(dǎo)型IGBT器件。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,簡稱 IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，簡稱GTR)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，作為高壓開關(guān)被普遍應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的IGBT器件在承受反壓時，集電結(jié)反偏而不能導(dǎo)通。所以在工作時，IGBT器件經(jīng)常與一個反并聯(lián)的快恢復(fù)二極管一起使用，從而通過快恢復(fù)二極管為IGBT器件的感性負(fù)載提供電流的釋放通道。實(shí)際應(yīng)用中的大多數(shù)IGBT單管及模塊由IGBT芯片與快恢復(fù)二極管芯片共同封裝而成。為了降低系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的整體可靠性，人們發(fā)明了一種逆導(dǎo)型IGBT，簡稱RC-1GBT。逆導(dǎo)型IGBT是當(dāng)前國際上一種新型的IGBT器件，最早提出于1988 年。
[0004]如圖1所示，傳統(tǒng)的IGBT器件包括:漂移區(qū)101 ;位于所述漂移區(qū)101上表面的基區(qū)100 ;位于所述漂移區(qū)101和基區(qū)100表面的柵極結(jié)構(gòu)105 ;位于所述漂移區(qū)101下表面的緩沖層102 ;位于所述緩沖層102下表面的集電極結(jié)構(gòu)103以及位于所述集電極結(jié)構(gòu)103下表面的金屬電極104。如圖2所示，逆導(dǎo)型IGBT器件包括:漂移區(qū)201 ;位于所述漂移區(qū)201上表面的基區(qū)200 ;位于所述漂移區(qū)201和基區(qū)200表面的柵極結(jié)構(gòu)205 ;位于所述漂移區(qū)201下表面的緩沖層202 ;位于所述緩沖層202下表面的集電極結(jié)構(gòu)203，所述集電極結(jié)構(gòu)203包括并列位于所述緩沖層202下表面的集電區(qū)2031和短路區(qū)2032 ;位于所述集電極結(jié)構(gòu)203下表面的金屬電極204。
[0005]對比圖1和圖2可以看出，相較于傳統(tǒng)的IGBT器件，逆導(dǎo)型IGBT器件的集電極結(jié)構(gòu)203不是連續(xù)的重?fù)诫sP型集電區(qū)2031，而是間斷的引入了一些與集電區(qū)2031并列位于所述緩沖層202表面的重?fù)诫sN型短路區(qū)2032，從而使得逆導(dǎo)型IGBT器件的基區(qū)200、漂移區(qū)201、緩沖層202以及短路區(qū)2032構(gòu)成一個PIN 二極管，使得逆導(dǎo)型IGBT器件等效于一個IGBT與一個PIN 二極管反并聯(lián)，只是將其集成在同一芯片中，從而為其反偏時提供一個緊湊的電流釋放電路。而且，在關(guān)斷期間，短路區(qū)2032為漂移區(qū)201內(nèi)的過剩載流子提供了一條有效的抽走通道，大大縮短了逆導(dǎo)型IGBT器件的關(guān)斷時間。
[0006]相對于傳統(tǒng)的IGBT器件，逆導(dǎo)型IGBT器件節(jié)省了芯片面積和封裝、測試費(fèi)用，降低了器件成本。此外，逆導(dǎo)型IGBT器件還具有較低的損耗，良好的安全電壓特性，正的溫度系數(shù)，以及良好的關(guān)斷特性、良好的短路特性和良好的功率循環(huán)特性。由于逆導(dǎo)型IGBT器件在成本和性能上具有很大的優(yōu)勢，再加上巨大的市場需求，使得逆導(dǎo)型IGBT器件成為國內(nèi)外各大廠商研究的重點(diǎn)。
[0007]然而逆導(dǎo)型IGBT器件在具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時，也存在些問題，最主要的就是逆導(dǎo)型IGBT器件在工作時存在電流回跳現(xiàn)象。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆導(dǎo)型IGBT器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件工作時的電流回跳現(xiàn)象。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
[0010]一種逆導(dǎo)型IGBT器件，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層；形成于所述緩沖層內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)；形成于所述緩沖層表面的集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)；其中，所述集電區(qū)和短路區(qū)的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)兩側(cè)。
[0011]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)的材料為SiO2或Si3N4。
[0012]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)完全貫穿所述緩沖層。
[0013]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)的形成方法包括:對所述緩沖層進(jìn)行刻蝕，在所述緩沖層內(nèi)形成凹槽；對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)部分貫穿所述緩沖層。
[0015]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)沿所述緩沖層到所述集電極結(jié)構(gòu)方向上的高度在5 μ m-10 μ m的范圍內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)沿所述集電區(qū)到所述短路區(qū)方向上的寬度為在I μ m-10 μ m的范圍內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)的形成工藝為局部注氧工藝。
[0018]優(yōu)選的，所述絕緣結(jié)構(gòu)還延伸至所述集電區(qū)與所述短路區(qū)之間。
[0019]優(yōu)選的，所述逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層；在所述緩沖層表面形成集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)；在所述集電區(qū)和短路區(qū)的交界面處形成凹槽，所述凹槽貫穿所述集電極結(jié)構(gòu)，并延伸至所述緩沖層中；對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021 ] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述緩沖層內(nèi)形成有絕緣結(jié)構(gòu)，且所述集電區(qū)與短路區(qū)分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，從而使得所述絕緣結(jié)構(gòu)將所述集電區(qū)與所述短路區(qū)的電勢在一定程度上進(jìn)行隔離，進(jìn)而使得所述逆導(dǎo)型RC-1GBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中RC-1GBT器件工作時的電流回跳現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件發(fā)生電流回跳的I_V特性曲線示意圖；
[0026]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件發(fā)生電流回跳的原理示意圖；[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中所述絕緣結(jié)構(gòu)的高度分別為O μ m、I μ m、1.5 μ m和2 μ m的情況下，所述逆導(dǎo)型IGBT器件發(fā)生電流回跳現(xiàn)象時的1-V特性曲線；
[0030]圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9為現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件的1-V特性曲線，以及本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的1-V特性曲線的對比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的逆導(dǎo)型IGBT器件在工作時存在電流回跳現(xiàn)象。
[0033]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，如圖3所示，在所述RC-1GBT器件導(dǎo)通初期，其電流很小，柵極結(jié)構(gòu)205與集電極結(jié)構(gòu)203之間的電壓Vra很大。但是，當(dāng)所述RC-1GBT器件柵極結(jié)構(gòu)203與集電極結(jié)構(gòu)203之間的電壓Vra大于一個特定值Vp時，所述柵極結(jié)構(gòu)205與集電極結(jié)構(gòu)203之間的電壓Vce會發(fā)生陡降，而電流陡增，即發(fā)生電流回跳現(xiàn)象。
[0034]發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)通初期，如圖4所示，所述RC-1GBT器件是單極導(dǎo)通的，電子從溝道區(qū)注入漂移區(qū)201，然后以幾乎垂直的方向流向緩沖層202，當(dāng)電子匯集到緩沖層202后，所述集電區(qū)2031上方的電子會橫向流到所述短路區(qū)2032上方，然后從所述短路區(qū)2032流出集電極結(jié)構(gòu)203，從而使得沿所述集電區(qū)2031邊緣到所述集電區(qū)2031中心的方向，所述集電區(qū)2031上方的電勢逐漸降低。
·[0035]又由于所述集電區(qū)2031上方的電勢決定了所述RC-1GBT器件的集電結(jié)是否開啟。在所述RC-1GBT器件導(dǎo)通初期，電流密度很小，如圖4 Ca)所示，集電結(jié)兩側(cè)電勢處處小于其內(nèi)建電勢，即Vmg〈Vmf〈…〈Vma〈0.7V，使得所述集電區(qū)2031上方產(chǎn)生的壓降不足以使集電結(jié)開啟，從而使得所述集電區(qū)2031 —側(cè)沒有空穴注入，相應(yīng)的，所述RC-1GBT器件內(nèi)部不會發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使得其導(dǎo)通壓降很大，即柵極結(jié)構(gòu)205與集電極結(jié)構(gòu)203之間的電壓Vce很大。
[0036]隨著柵極結(jié)構(gòu)205與集電極結(jié)構(gòu)203兩端施加的電壓差不斷增大，電流密度增加，集電結(jié)正向偏壓增加，如圖4 (b)所示，直到達(dá)到特定電壓值VP，集電結(jié)開始導(dǎo)通。當(dāng)集電結(jié)部分導(dǎo)通時，即Vmg〈…Vmd〈0.7V〈Vmc〈…〈Vma，使得集電結(jié)中導(dǎo)通的部分開始注入空穴，從而使得所述RC-1GBT器件內(nèi)部，開始發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，進(jìn)而使得其導(dǎo)通壓降大幅下降，此時，所述RC-1GBT器件進(jìn)入了傳統(tǒng)IGBT模式，其導(dǎo)通壓降很小，即柵極結(jié)構(gòu)205與集電極結(jié)構(gòu)203之間的電壓Nce很小。
[0037]發(fā)明人更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，增加所述集電區(qū)2031沿所述集電區(qū)2031到短路區(qū)2032方向的長度LP，可以使得所述RC-1GBT器件發(fā)生電流會跳時的特定電壓值Vp顯著減小，從而使得所述RC-1GBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式。
[0038]但是，由于所述集電區(qū)2031的長度Lp和所述短路區(qū)2032沿所述集電區(qū)2031到短路區(qū)2032方向的長度Ln的比例是有一定范圍限制的，因此，增加所述集電區(qū)2031的長度Lp,相應(yīng)的，也會增加所述短路區(qū)2032的長度Ln。而增加所述短路區(qū)2032的長度LN，雖然與所述RC-1GBT器件發(fā)生電流會跳時的特定電壓值Vp關(guān)系不大，但是會增加所述RC-1GBT器件發(fā)生電流回跳時的電流Ip，從而導(dǎo)致很難通過調(diào)整Lp和Ln使得RC-1GNT器件發(fā)生電流回跳時的電壓Vp和電流Ip同時下降。
[0039]而且，增加所述集電區(qū)2031的長度LP，會使得所述RC-1GBT器件正向?qū)〞r，所述集電區(qū)2031上方的電流密度較大，而所述短路區(qū)2032上方的電流密度較小，即所述集電極結(jié)構(gòu)203上方的電流分布在大尺度上不均分，從而減弱所述RC-1GBT器件的功率循環(huán)能力。
[0040]此外，發(fā)明人還研究發(fā)現(xiàn)，降低緩沖層202的摻雜濃度，可以大幅減小所述RC-1GBT器件發(fā)生電流會跳時的特定電壓值VP，但是，降低所述緩沖層202的摻雜濃度會影響RC-1GBT器件的其他性能，如擊穿電壓、漏電流和短路耐量等。
[0041]基于上述研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種逆導(dǎo)型IGBT器件，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層；形成于所述緩沖層內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)；形成于所述緩沖層表面的集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)；其中，所述集電區(qū)和短路區(qū)的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)兩側(cè)，從而使得所述逆導(dǎo)型RC-1GBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式，解決現(xiàn)有技術(shù)中RC-1GBT器件工作時的電流回跳現(xiàn)象。
[0042]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。本發(fā)明實(shí)施例以所述RC-1GBT器件為穿通型RC-1GBT器件為例進(jìn)行說明。
[0043]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0044]實(shí)施例一:
[0045]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件包括:半導(dǎo)體襯底、形成于所述半導(dǎo)體襯底正面的正面結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，以及形成于所述半導(dǎo)體襯底背面的背面結(jié)構(gòu)。其中，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)除去正面結(jié)構(gòu)和背面結(jié)構(gòu)后的剩余部分為漂移區(qū)500。所述正面結(jié)構(gòu)包括:形成于所述半導(dǎo)體表面的柵極結(jié)構(gòu)，以及形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的發(fā)射極結(jié)構(gòu)等。由于本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的正面結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件的正面結(jié)構(gòu)相同，已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，本實(shí)施例對此不再詳細(xì)贅述。
[0046]所述背面結(jié)構(gòu)包括:形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)，位于所述漂移區(qū)500表面的緩沖層501，所述緩沖層501的摻雜類型與所述漂移區(qū)500的摻雜類型相同，但所述緩沖層501的摻雜濃度大于所述漂移區(qū)500的摻雜濃度；形成于所述緩沖層501內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)503，所述絕緣結(jié)構(gòu)503的材料可以為SiO2，也可以為Si3N4，本發(fā)明對此并不限定，只要為絕緣材料即可；以及形成于所述緩沖層501表面的集電極結(jié)構(gòu)502，所述集電極結(jié)構(gòu)包括并列形成于所述緩沖層501表面的集電區(qū)5021和短路區(qū)5022，所述集電區(qū)5021和短路區(qū)5022的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)503的兩側(cè)。
[0047]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503完全貫穿所述緩沖層501，從而將所述集電區(qū)5021上方緩沖層501與短路區(qū)5022上方緩沖層501的電勢完全隔離。在所述逆導(dǎo)型IGBT器件導(dǎo)通初期，位于所述集電區(qū)5021上方緩沖層501內(nèi)的電子橫向流到位于所述短路區(qū)5022上方緩沖層501內(nèi)的過程中，由于所述集電區(qū)5021上方的緩沖層501與所述短路區(qū)5022上方的緩沖層501被所述絕緣結(jié)構(gòu)503完全隔離，使得所述集電區(qū)5021上方緩沖層501內(nèi)的電子橫向流至所述絕緣結(jié)構(gòu)503時，只能通過位于所述絕緣結(jié)構(gòu)503上方的漂移區(qū)500流到所述短路區(qū)5022上方的緩沖層501內(nèi)。又因?yàn)樗鼍徠茀^(qū)500的摻雜濃度小于所述緩沖層501的摻雜濃度，因此，所述漂移區(qū)500的電阻率大于所述緩沖層501的電阻率，從而增加所述集電區(qū)5021上方緩沖層501內(nèi)的電子流過所述絕緣結(jié)構(gòu)503時的電壓壓降，使得所述逆導(dǎo)型IGBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式，以解決現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件工作時發(fā)生電流回跳現(xiàn)象的問題。
[0048]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503完全貫穿所述緩沖層501，如圖5所示，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503也可以部分貫穿所述緩沖層501，如圖6所示。本發(fā)明所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503沿所述緩沖層501到所述集電極結(jié)構(gòu)502方向上的高度可以自由變化。隨著所述絕緣結(jié)構(gòu)503的高度的增加，其隔離效果隨之增強(qiáng)，所述逆導(dǎo)型IGBT器件發(fā)生電流回跳時的電壓Vp和電流Ip也隨之越小，從而使得集電結(jié)的空穴注入效率隨之增加，逆導(dǎo)型IGBT器件的導(dǎo)通壓降隨之下降。但是，由于所述絕緣結(jié)構(gòu)503在一定程度上阻擋了所述漂移區(qū)500中過剩載流子的釋放途徑，使得所述絕緣結(jié)構(gòu)503的高度越高，所述逆導(dǎo)型IGBT器件的關(guān)斷時間越長，因此，在本實(shí)施例中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503沿所述集電區(qū)5021到所述短路5022方向上的高度優(yōu)選在5 μ m-10 μ m的范圍內(nèi)，但本發(fā)明對此并不限定，視具體器件結(jié)構(gòu)與用途而定。
[0049]如圖7所示，圖7中分別示出了所述絕緣結(jié)構(gòu)503的高度分別為O μ m (即沒有絕緣結(jié)構(gòu)503)、1μπι、1.5μπι和2μπι的情況下，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件，發(fā)生電流回跳現(xiàn)象時的1-V特性曲線。從圖7中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503的高度越高，所述逆導(dǎo)型IGBT器件發(fā)生電流回跳時的電壓Vp和電流Ip越小，導(dǎo)通壓降也越小。
[0050]此外，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503沿所述集電區(qū)5021到所述短路區(qū)5022方向上的寬度也可以自由變化，在本實(shí)施例中優(yōu)選在
Iμ m-10 μ m的范圍內(nèi)，但本發(fā)明對此并不做限定，只要能起到絕緣作用即可。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件在制作時，所述絕緣結(jié)構(gòu)503的制作方法比較自由。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層501 ;在所述緩沖層501內(nèi)形成絕緣結(jié)構(gòu)503 ;在所述緩沖層501表面形成集電極結(jié)構(gòu)502，具體為在所述絕緣結(jié)構(gòu)503兩側(cè)的緩沖層501表面分別形成集電區(qū)5021和短路區(qū)5022，其中，所述集電區(qū)5021和短路區(qū)5022的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)503兩側(cè)。
[0052]當(dāng)所述絕緣結(jié)構(gòu)503完全貫穿所述緩沖層501時,在所述緩沖層501內(nèi)形成絕緣結(jié)構(gòu)503可以采用局部注氧工藝，即采用類似于SOI工藝制作，只是采用局部注入一定能量和劑量的氧元素后，退火以形成絕緣體；也可以采用刻蝕、填充工藝。當(dāng)采用刻蝕填充工藝時，所述緩沖層501內(nèi)形成絕緣結(jié)構(gòu)503包括:對所述緩沖層501進(jìn)行刻蝕，在所述緩沖層501內(nèi)形成凹槽；對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)503。當(dāng)所述絕緣結(jié)構(gòu)503部分貫穿所述緩沖層501時，在所述緩沖層501內(nèi)形成絕緣結(jié)構(gòu)503優(yōu)選采用局部注氧、退火工藝。但本發(fā)明對此并不限定，只要能在所述緩沖層501內(nèi)形成所述絕緣結(jié)構(gòu)503即可。
[0053]如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述絕緣結(jié)構(gòu)503還可以延伸至所述集電區(qū)5021與所述短路區(qū)5022之間，將所述集電區(qū)5021與所述短路區(qū)5022完全隔離，從而避免了所述短路區(qū)5022將所述集電區(qū)5021上方的緩沖層501的電勢上拉至所述短路區(qū)5022上方的緩沖層501的電勢水平，降低了所述逆導(dǎo)型IGBT器件的通太壓降。
[0054]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，當(dāng)所述絕緣結(jié)構(gòu)503延伸至所述集電區(qū)5021與所述短路區(qū)5022之間時，在所述緩沖層501內(nèi)形成絕緣結(jié)構(gòu)503可以采用刻蝕、填充工藝，但本發(fā)明對此并不限定。當(dāng)采用刻蝕填充工藝時，所述逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層501 ;在所述緩沖層501表面形成集電極結(jié)構(gòu)502，所述集電極結(jié)構(gòu)502包括并列形成于所述緩沖層501表面的集電區(qū)5021和短路區(qū)5022 ;對所述集電區(qū)5021和短路區(qū)5022的交界面處進(jìn)行刻蝕，在所述集電區(qū)5021和短路區(qū)5022的交界面處形成凹槽，所述凹槽貫穿所述集電極結(jié)構(gòu)502，并延伸至所述緩沖層501中；對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)503。
[0055]如圖9所示，圖9中分別示出了現(xiàn)有技術(shù)中逆導(dǎo)型IGBT器件的1-V特性曲線，以及本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件的1-V特性曲線。從圖9中可以看出，相較于現(xiàn)有技術(shù)中的逆導(dǎo)型IGBT器件，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中雖然增加了絕緣結(jié)構(gòu)503，但是其擊穿電壓和閾值電壓并不會受到影響。
[0056]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的逆導(dǎo)型IGBT器件中，所述緩沖層內(nèi)形成有絕緣結(jié)構(gòu)，且所述集電區(qū)與短路區(qū)分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，從而使得所述絕緣結(jié)構(gòu)將所述集電區(qū)與所述短路區(qū)的電勢在一定程度上進(jìn)行隔離，進(jìn)而使得所述逆導(dǎo)型RC-1GBT器件以更小的電流進(jìn)入傳統(tǒng)IGBT模式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中RC-1GBT器件工作時的電流回跳現(xiàn)象。
[0057]本說明書中各個部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個部分重點(diǎn)說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
[0058]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底； 形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的緩沖層； 形成于所述緩沖層內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)； 形成于所述緩沖層表面的集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)； 其中，所述集電區(qū)和短路區(qū)的摻雜類型不同，且分別位于所述絕緣結(jié)構(gòu)兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)的材料為SiO2或 Si3N4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)完全貫穿所述緩沖層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)的形成方法包括: 對所述緩沖層進(jìn)行刻蝕，在所述緩沖層內(nèi)形成凹槽； 對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)部分貫穿所述緩沖層?！?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)沿所述緩沖層到所述集電極結(jié)構(gòu)方向上的高度在5 μ m-?ο μ m的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)沿所述集電區(qū)到所述短路區(qū)方向上的寬度為在Iym-1O μ m的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)的形成工藝為局部注氧工藝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述絕緣結(jié)構(gòu)還延伸至所述集電區(qū)與所述短路區(qū)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的逆導(dǎo)型IGBT器件，其特征在于，所述逆導(dǎo)型IGBT器件的形成方法包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成緩沖層； 在所述緩沖層表面形成集電極結(jié)構(gòu)，所述集電極結(jié)構(gòu)包括集電區(qū)和短路區(qū)； 在所述集電區(qū)和短路區(qū)的交界面處形成凹槽，所述凹槽貫穿所述集電極結(jié)構(gòu)，并延伸至所述緩沖層中； 對所述凹槽進(jìn)行填充，形成絕緣結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L29/739GK103855199SQ201210501722
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】張文亮, 朱陽軍, 田曉麗, 盧爍今, 胡愛斌 申請人:上海聯(lián)星電子有限公司, 中國科學(xué)院微電子研究所, 江蘇中科君芯科技有限公司