[实用新型]功率半导体器件

说明书

本申请公开了功率半导体器件。所述器件包括：位于半导体衬底的第一表面的正面结构，所述正面结构包括阱区和发射区，所述发射区位于所述阱区中；位于所述半导体衬底的第二表面的缓冲区和集电区，所述集电区从所述第二表面延伸至与所述缓冲区邻接，其中，所述半导体衬底形成所述功率半导体器件的漂移区，所述漂移区、所述发射区和所述缓冲区为第一掺杂类型，所述阱区和所述集电区为第二掺杂类型，所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型彼此相反,所述半导体衬底的第二表面经过激光处理，以减小所述半导体衬底的第二表面的粗糙度，以及减小所述缓冲区中的氧含量。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件，更具体地，涉及功率半导体器件。

背景技术

功率半导体器件广泛地应用于电子设备中，例如在功放电路中作为放大晶体管或者在电源电路作为开关晶体管。功率半导体器件包括双极型晶体管、金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)和绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。

IGBT兼具金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的高输入阻抗，以及双极结型晶体(Bipolar Junction Transistor,BJT)的载流能力，可简化栅极驱动要求，同时增强导通状态性能。它具有低饱和电压、大电流密度、高阻断能力和高达100kHz的频率范围等优点，故能迅速取代较低功率应用中的双极型晶体管，以及较高功率应用中的栅极夹断流硅控整流体(Gate Turn-off Thyristor,GTO)。

IGBT的开关机理与垂直双扩散MOSFET(VDMOSFET)完全一样。采用MOSFET的栅极控制其开通和关断。IGBT是在功率MOSFET的漏极加入P+层，即IGBT的集电极侧为P+层，从而增加一个P+N结，工作时在载流子漂移区引入电导调制效应，从而克服高压工作与低导通电阻的矛盾。

在IGBT的发展过程中，主要的研究课题是改善饱和电压和开关特性的折衷关系，为降低饱和电压而采用的主要技术有栅氧化膜的优化、元胞尺寸的微细化和优化、降低关断电阻的新结构、新的寿命控制法。为降低下降时间而采用的主要技术有N+缓冲区、P+集电极层浓度和厚度的优化以及新的寿命控制法，随着IGBT器件制造工艺水平的不断提高，非穿通(NPT)型IGBT，采用电阻率高的区熔晶片，替代价格昂贵的外延片，已经是目前IGBT器件生产的主流方式。非穿通(NPT)型IGBT是在IGBT正面结构完成后，通过减薄晶片厚度，例如标称耐压600V的IGBT需要减薄到80～85um左右的厚度，再在晶片背面用离子注入和退火工艺，形成发射效率较低的PN结，同时由于增加了承受高阻断电压的N漂移区厚度，以至于在高电压下不会产生耗尽层穿透现象。

进一步地，在晶片的底部注入/辐照H+以形成N+缓冲区，从而减小漂移区的厚度，以及在IGBT器件体内形成较深的缓冲区，改善功率半导体器件的dv/dt特性。然而，该缓冲区的形成在晶片中产生多个不同能级的缺陷，导致功率半导体器件的击穿电压降低和漏电流增加。为了减少缓冲区的缺陷的不利影响，目前采用区熔晶片，以及提高热处理温度和时间，致使生产效率降低和器件成本升高。

因此，期望在功率半导体器件中进一步减少缓冲区的缺陷数量以提高击穿电压和减小漏电流。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供功率半导体器件，其中，在形成缓冲区之前对半导体衬底的第二表面进行激光处理以提高击穿电压、减小漏电流和降低器件成本。

根据本实用新型，提供一种功率半导体器件，包括：位于半导体衬底的第一表面的正面结构，所述正面结构包括阱区和发射区，所述发射区位于所述阱区中；位于所述半导体衬底的第二表面的缓冲区和集电区，所述集电区从所述第二表面延伸至与所述缓冲区邻接，其中，所述半导体衬底形成所述功率半导体器件的漂移区，所述漂移区、所述发射区和所述缓冲区为第一掺杂类型，所述阱区和所述集电区为第二掺杂类型，所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型彼此相反,所述半导体衬底的第二表面经过激光处理后的表面粗糙度为小于或等于0.01微米。