[发明专利]一种功率器件—TI-IGBT的结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别涉及一种功率器件—TI-IGBT的结构及其制备方法。

背景技术

VDMOS器件的背面是N型半导体，属于单极器件，开关速度快，但是随着耐压的增加，器件的导通压降迅速增大。IGBT器件的背面是P型半导体，在导通时P型集电极会注入大量的空穴，从而发生电导调制效应，降低了导通压降，另一方面由于注入了大量少子，器件关断时需要将过剩的少子复合掉，这导致器件关断较慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较快关断速度和较低导通压降的功率器件—TI-IGBT的结构及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种功率器件—TI-IGBT的结构，是将VDMOS、IGBT及FRD三种器件结构集成为一体，其正面结构漂移区、栅氧、发射区、将发射区和漂移区隔开的基区、重掺杂区、微穿通区、及三个引出端；所述三个引出端为集电极、发射极和栅极；所述栅极连接发射区和漂移区，栅极通过栅氧与半导体区域绝缘；所述发射区的下面被基区包围，所述重掺杂区设置在发射区的中央区域，所述发射极连接发射区和重掺杂区；背面结构包括集电区和短路区，所述集电区和短路区之间引出集电极；

进一步地，所述集电区和短路区相间分布、或集电区中镶嵌短路区、或短路区中镶嵌集电区。

进一步地，所述集电区和短路区形状为圆形、椭圆形或矩形。

进一步地，所述集电区和短路区的面积比在10%-50%的范围内。

本发明还提供了功率器件—TI-IGBT的制备方法：完成器件的正面结构后，先通过两次光刻，分别刻出集电区窗口或短路区窗口，然后分别注入N型掺杂或P型掺杂后退火形成短路区或集电区，最后背面金属化。

制备功率器件—TI-IGBT的另一种方法：完成器件的正面结构后，先整体注入P型掺杂或N型掺杂，然后掩膜，光刻掉部分区域的Si至杂质射程外的深度后，再注入N型掺杂或P型掺杂后退火形成短路区或集电区，最后背面金属化。

本发明提供的一种功率器件—TI-IGBT的结构及其制备方法，综合了VDMOS器件和IGBT器件各自的优点，既有较快的关断速度，又有较低的导通压降，另外器件在承受反压时有良好的逆导功能，可以使器件在很多的应用场合不必反并联FRD。

附图说明

图1为本发明实施例提供的功率器件—TI-IGBT的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的功率器件—TI-IGBT的背面结构的集电区和短路区的布局示意图。

图3为本发明实施例一提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶形状后注入N型掺杂（或P型掺杂）的示意图。

图4为本发明实施例一提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中去胶退火后形成第一（或第二）导电类型的短路区（或集电区）的示意图。

图5为本发明实施例一提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶形状后注入P型掺杂（或N型掺杂）的示意图。

图6为本发明实施例一提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中去胶退火后形成第二（或第一）导电类型的集电区（或短路区）的示意图。

图7为本发明实施例一提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中背面金属化示意图。

图8为本发明实施例二提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中整个硅片背面注入N型掺杂（或P型掺杂）的示意图。

图9为本发明实施例二提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中退火后在整个硅片上形成第一（或第二）导电类型的短路区（或集电区）的示意图。

图10为本发明实施例二提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中用掩膜定义光刻胶并在硅片部分区域保留短路区（或集电区）的示意图。

图11为本发明实施例二提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中N型掺杂（或P型掺杂）后去胶退火形成第二（或第一）导电类型的集电区（或短路区）的示意图。

图12为本发明实施例二提供的制备功率器件—TI-IGBT步骤中背面金属化的示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种功率器件—TI-IGBT的结构，是将线框201所圈的IGBT，线框202所圈的VDMOS以及线框203所圈的FRD三种器件结构集成为一体。