[发明专利]反向导通绝缘栅双极晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种反向导通绝缘栅双极晶体管，该反向导通绝缘栅双极晶体管包括：N型衬底，包括第一面、以及与第一面相背的第二面；第一外延层，设置于所述N型衬底的所述第一面上；第二外延层，设置于所述第一外延层上；P型掺杂区，设置于所述N型衬底的第二面侧内；DMOS器件，连接于所述第二外延层上；金属层，设置于所述N型衬底的第二面。本发明设计了一种反向导通绝缘栅双极晶体管及其制备方法中，通过使N型衬底的掺杂浓度比第一外延层的掺杂浓度低，可以有效降低膝电压，改善snap‑back效应。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种反向导通绝缘栅双极晶体管及其制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展，半导体器件(如晶体管等)已被广泛地应用在各式电子装置中，如：不间断电源、电焊机等。

目前，提出了一种具有反向导通能力的半导体器件，也叫作反向导通绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT)，其在一片晶圆内包括具有内建续流二极管的绝缘栅双极晶体管。背面N区的引入，使得该IGBT结构具有反向导通能力。但是背面N区的引入导致其正向导通电流较小时，背面PN结未起作用，器件表现为DMOS特性，待电流密度增大到一定程度之后，才表现为IGBT特性，这一现象称为snap-back效应，转折电压称为膝电压。因此，降低膝电压显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种可以降低器件导通下膝电压的反向导通绝缘栅双极晶体管及其制备方法以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

根据本发明实施例的一方面，提出了一种反向导通绝缘栅双极晶体管，包括：

N型衬底，包括第一面、以及与第一面相背的第二面；

第一外延层，设置于所述N型衬底的所述第一面上；

第二外延层，设置于所述第一外延层上；

P型掺杂区，设置于所述N型衬底的第二面侧内；

DMOS器件，连接于所述第二外延层上；

金属层，设置于所述N型衬底的第二面。

本发明反向导通绝缘栅双极晶体管的进一步改进在于，所述第一外延层为N型重掺杂区，所述第二外延层为N型轻掺杂区。

本发明反向导通绝缘栅双极晶体管的进一步改进在于，所述第一外延层的掺杂浓度大于所述N型衬底的掺杂浓度。

本发明反向导通绝缘栅双极晶体管的进一步改进在于，所述N型衬底的电阻率为2Ω.cm～10Ω.cm，所述第一外延层的电阻率为0.1Ω.cm～1Ω.cm，所述第二外延层的电阻率为10Ω.cm～50Ω.cm。

本发明反向导通绝缘栅双极晶体管的进一步改进在于，所述N型衬底的厚度为6μm～25μm，所述第一外延层的厚度为5μm～20μm，所述第二外延层的厚度为30μm～100μm，所述掺杂区的厚度为5μm～20μm。

根据本发明实施例的第二方面，提出了一种应用于如上述中任一项所述的反向导通绝缘栅双极晶体管的制备方法，包括：

提供N型衬底，所述N型衬底包括第一面和第二面；

在所述N型衬底的第一面上注入N型杂质、并通过推阱形成第一外延层；

在所述第一外延层上生长第二外延层；

在所述第二外延层上制备DMOS结构；

对所述N型衬底的第二面进行背面减薄处理；

对所述N型衬底的第二面进行光刻，并在光刻出的图形中注入P型杂质，以形成P型掺杂区；