[发明专利]一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件领域，特别涉及一种逆导型绝缘栅双极晶体管及其制造方法。

背景技术

伴随着中国经济的腾飞，国内各项基础设施及能源建设都处在飞速发展时期。以国家电网工程、高速轨道交通、电动汽车及混合动力汽车、绿色节能产业等为代表的一批对国民经济有巨大拉动作用的国家重点项目，均对新型电力电子器件有着旺盛的需求。其中具有代表性的器件之一便是绝缘栅双极晶体管。

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，简称IGBT，是一种集合了MOSFET特性与双极晶体管特性的复合型器件。并同时具备MOSFET的输入阻抗高，栅级控制方便以及双极晶体管的高阻断电压和低导通压降的优点，在中高压功率器件领域有着广泛的应用。典型的IGBT器件不具备逆向导通能力，而实际电路中如想正常工作，往往需要反并联一个二极管，以便实现反向续流能力。以IGBT典型应用之一的逆变电路为例，若不具备反向导通能力，则不能实现连续的能量转换过程，其反向将产生电压停滞，能量难以得到顺畅释放，则易发生器件损坏。

为解决此问题，人们提出了逆导型IGBT(Reverse Conducting IGBT)，简称RC-IGBT，如图1所示，通过在阳极引入短路区域，为其反向导通设计出了电流通道，特性类似一个二极管，但结构会导致RC-IGBT在正向工作时出现snapback现象，该现象源于阳极短路导致的RC-IGBT由单极工作模式转向双极工作模式的切换。snapback现象对RC-IGBT的正向导通性能具有不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出不会发生snapback效应的、正反向导通特性优良而且制造工艺简单的RC-IGBT器件(逆导型绝缘栅双极晶体管)及其制作方法。

本发明的技术方案是：如图2所示，一种逆导型绝缘栅双极型晶体管，包括元胞区和结终端区；所述元胞区包括第一N型漂移区6，所述第一N型漂移区6的上层具有P型基区5，所述P型基区5的上层具有N型源区4；所述第一N型漂移区6的上表面具有和栅极，所述栅极由栅氧化层2和位于栅氧化层2上表面的栅电极1构成；栅氧化层2的下表面还与部分P型基区5和部分N型源区4的上表面接触，部分P型基区5的上表面和部分N型源区4的上表面还具有金属化阴极3；第一N型漂移区6的下层具有N型阳极区7和P型阳极区8，所述N型阳极区7和P型阳极区8并列设置，且P型阳极区8位于靠近结终端区一侧；

所述结终端区中包括第二N型漂移区15，所述第二N型漂移区15的上层具有P型等位环10和P型场限环13，所述P型等位环10位于靠近元胞区一侧，且P型等位环10与相邻的P型基区5接触，P型等位环10的部分上表面与金属化阴极3接触；所述P型等位环10的上表面还具有栅极；所述第二N型漂移区15的上表面具有场氧化层12，所述场氧化层12的下表面还与部分P型等位环10和部分P型场限环13的上表面接触，所述场氧化层12靠近元胞区的一侧具有金属化场板11，所述金属化场板11的下表面与P型等位环10和P型场限环13的上表面接触，且金属化场板11还延伸至部分场氧化层12的上表面；所述第二N型漂移区15的下层具有N型阳极区14，所述N型阳极区14与P型阳极区8并列设置，所述N型阳极区7、P型阳极区8和N型阳极区14的下表面具有金属化阳极9。

一种逆导型绝缘栅双极型晶体管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在硅片上生长场氧化层，形成第一N型漂移区6、第二N型漂移区15和场氧化层12；其中，第一N型漂移区6、第二N型漂移区15并列设置，场氧化层12位于第一N型漂移区6和第二N型漂移区15上表面；

第二步：刻蚀部分场氧化层，在第二N型漂移区15上层进行离子注入完成结终端的制作，形成P型等位环10和P型场限环13；其中，P型等位环10位于靠近第一N型漂移区6的一侧

第三步：在第一N型漂移区6上表面的一侧通过热氧化形成栅氧化层2，并在栅氧化层2上淀积一层多晶硅/金属再刻蚀形成栅电极3；

第四步：在第一N型漂移区6上层注入P型杂质并推结形成P型基区5；

第五步：在第一N型漂移区6上层注入N型杂质形成N型源区4；所述N型源区4位于P型基区5中；

第六步：在器件上表面淀积BPSG绝缘介质层，刻蚀欧姆接触孔；

第七步：在P型基区5、N型源区4、P型等位环10以及P型场限环13上表面淀积金属，形成阴极金属1和金属化场板11；

第八步：淀积钝化层；