[发明专利]一种三模式集成绝缘栅型双极晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种三模式集成绝缘栅型双极晶体管及其形成方法。 

背景技术

垂直双扩散金属-氧化物场效应晶体管（Vertical Double diffusedMOS，简称VDMOS），具有良好的开关特性和线性特性，主要应用于电机调速、逆变器、不间断电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。如图1所示，由于所述VDMOS器件的背面是N型半导体，属于单极器件，随着其耐压的增加，会导致其导通压降迅速增大。 

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，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。如图2所示，由于所述IGBT器件的背面是P型半导体，在导通时其P型集电区会注入大量的空穴，发生电导调制效应，降低其导通压降，从而使得其关断时需要将过剩的少子复合掉，导致其关断速度较慢。 

快恢复二极管（Fast Recovery Diode，简称FRD），是一种具有开关特性好，反向恢复时间短的半导体二极管，主要在开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。 

因此，人们发明了一种三模式集成绝缘栅型双极晶体管（Triple mode Integrate Insulated Gate Bipolar Transistor，简称TI-IGBT），将IGBT、VDMOS、FRD三种器件的结构和功能巧妙的结合起来。所述TI-IGBT器件在正 向导通时类似IGBT，具有较小的导通压降；在关断时类似VDMOS，具有较快的关断速度；在承受反压时似于FRD，不用反并联快恢复二极管。但是，所述TI-IGBT器件在工作时，具有电流回跳现象。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种TI-IGBT，以解决现有技术中TI-IGBT工作时的电流回跳现象。 

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案： 

一种TI-IGBT，包括：第一半导体衬底，所述第一半导体衬底内形成有并列设置的短路区和集电区，所述短路区与集电区的掺杂类型不同；第二半导体衬底，所述第二半导体衬底位于所述第一半导体衬底的上表面，且所述第二半导体衬底与所述短路区的掺杂类型相同；第一掺杂层，所述第一掺杂层位于所述第一半导体衬底与所述第二半导体衬底之间，且至少覆盖所述第一半导体衬底内的集电区；其中，所述第一掺杂层的掺杂类型与所述第二半导体衬底的掺杂类型相同，且掺杂浓度小于所述第二半导体衬底的掺杂浓度。 

优选的，所述第一掺杂层完全覆盖所述第一半导体衬底。 

优选的，所述第一掺杂层只覆盖所述集电区。 

优选的，还包括第二掺杂层，所述第二掺杂层位于所述短路区与所述第二半导体衬底之间，其掺杂类型与所述第二半导体衬底的掺杂类型相同，且掺杂浓度大于所述第二半导体衬底的掺杂浓度。 

优选的，所述第一掺杂层的厚度为1μm-10μm，包括端点值。 

优选的，所述第一掺杂层的掺杂浓度为10¹²×㎝^-3-10¹³×㎝^-3，包括端点值。 

优选的，所述TI-IGBT为穿通型TI-IGBT时，还包括：位于所述第一掺杂层与所述第二半导体衬底的缓冲层，所述缓冲层与所述第二半导体衬底的 掺杂类型相同，且所述缓冲层的掺杂浓度大于所述第二半导体衬底的掺杂浓度。 

一种TI-IGBT的形成方法，包括：提供第一半导体衬底；在所述第一半导体衬底上表面形成第一掺杂层；在所述第一半导体衬底上方形成第二半导体衬底，所述第二半导体衬底完全覆盖所述第一掺杂层和所述第一半导体衬底；在所述第一半导体衬底内形成并列设置的短路区和集电区；其中，所述第一掺杂层至少覆盖所述集电区，且所述第一掺杂层的掺杂类型与所述第二半导体衬底的掺杂类型相同，掺杂浓度小于所述第二半导体衬底的掺杂浓度。 

优选的，所述第一掺杂层完全覆盖所述第一半导体衬底。 

优选的，所述第一掺杂层只覆盖所述集电区。