[发明专利]一种RC-IGBT器件及其制备方法

说明书

本发明提出了一种RC‑IGBT器件制备方法，包括以下步骤：提供具备正面元胞结构的RC‑IGBT硅基，并将RC‑IGBT硅基的背面减薄至所需厚度；对上述减薄后的RC‑IGBT硅基背面生长SiC层，并注入P型杂质离子形成P型掺杂区域；向上述RC‑IGBT硅基背面注入N型杂质离子形成N型掺杂区域；将上述RC‑IGBT硅基背面金属化，以得到与P型掺杂区域、N型掺杂区域欧姆接触的集电极金属。本发明还提供了该方法制备的RC‑IGBT器件，本发明中将器件背面替换成碳化硅并掺杂P型杂质离子形成P型掺杂区域，首先N型掺杂区域扩散程度比较好，其次抑制了载流子在N型掺杂区域中的流动从而控制其寿命，达到消除电压回折的现象，优化了其反向回复特性。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件领域，尤其涉及一种RC-IGBT器件及其制备方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

IGBT通常与二极管结合使用，二极管的作用是在IGBT关断的时候起到一种续流的作用，用来泄放负载的能量，以确保IGBT的安全使用。目前常用的IGBT逆变结构主要有两种，一种是分离的IGBT和续流二极管反并联使用；一种是现有的由IGBT和续流二极管集成的逆导IGBT，即RC-IGBT(reverse-conducting insulated-gate bipolar transistor，反向导通绝缘栅双极型晶体管)。

目前的RC-IGBT是在一个IGBT内部加入一个自由交换二极管，在背面形成平行的n区和p区，取代传统的n缓冲区和P集电区结构，这样就使得在集电极-发射极电压反向偏置的时候IGBT同样能传导电流，从而形成了IGBT反向导通。其中，RC-IGBT背面的n型掺杂区就相当于集成在芯片上的续流二极管的阴极；正面的P+区域相当于续流二极管的阳极；RC-IGBT的正面结构与传统的沟槽栅FS IGBT相同，区别仅在背面工艺上。

相比于传统的IGBT，RC-IGBT主要的优点就是缩减了芯片的尺寸，减少了二极管芯片的面积，使得RC-IGBT和IGBT的面积类似。

但是同时相比于传统的沟槽栅FS IGBT，RC-IGBT也有一些缺点：

1)RC-IGBT双向导通，在正向工作时，在较小的电流密度下，RC-IGBT有明显的电压回折Snapback现象。

2)RC-IGBT由于需要背面工艺，在背面注入N+，但需要严格的控制N+的扩散程度，但是传统的硅注入扩散很难达到要求。

3)RC-IGBT需要考虑反向回复特性但是载流子在硅基中寿命不好控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种RC-IGBT器件制备方法及RC-IGBT器件。

本发明的第一方面提供了一种RC-IGBT器件制备方法，包括以下步骤：

提供具备正面元胞结构的RC-IGBT硅基，并将所述RC-IGBT硅基的背面减薄至所需厚度；

对上述减薄后的RC-IGBT硅基背面生长SiC层，并注入P型杂质离子形成P型掺杂区域；

向上述RC-IGBT硅基背面注入N型杂质离子形成N型掺杂区域；

将上述RC-IGBT硅基背面金属化，以得到与P型掺杂区域、N型掺杂区域欧姆接触的集电极金属。