一种RC-IGBT的背面设计的制作方法

文档序号:14921851发布日期:2018-07-11 04:23阅读:378来源:国知局

本实用新型属于RC-IGBT背面技术领域,尤其涉及一种RC-IGBT的背面设计。



背景技术:

IGBT既有MOSFET的注入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点,又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低等优点,广泛应用于电力电子领域,但是IGBT是一个单向导通器件,应用的时候需要一个反并联二极管来承受反向电压,传统的RC-IGBT将反并联二极管和IGBT集成到一起,通过背面集电极引入局部N+集电极的方法实现,RC-IGBT的提出,使得封装时可以省略单独的续流二极管,降低了芯片成本,也简化了封装工艺,缩小了成品尺寸。但是传统的RC-IGBT在正向导通的时候会出现一个负阻效应(snacpback),为了解决该问题,M.Rahimo等人提出了BIGT的设计,即通过增大原胞面积将它分为IGBT和RC-IGBT,但由于大的原胞尺寸又会增加IGBT关断损耗和电流分布不均匀等问题,使得器件的综合性能需要进一步提高。

本实用新型提出一种新的RC-IGBT背面工艺和背面版图设计,通过增加一次背面光刻注入工艺,背面注入两张光刻版的尺寸设计和组合,即可实现寄生二极管VF可调,IGBT压降可调,正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用,增加了设计的灵活度。

因此,实用新型一种RC-IGBT的背面设计显得非常必要。



技术实现要素:

针对上述技术问题,本实用新型提供一种RC-IGBT的背面设计,以解决现有因工艺能力、设计规则的限制而导致IGBT或MOSFET元胞尺寸无法再继续缩小问题。

一种RC-IGBT的背面设计,其特征在于,该RC-IGBT的背面设计包括背面注入使用两层光刻版,一层用于N+注入,一层用于P+注入,最终背面N+掺杂区呈T型结构,实现寄生二极管VF可调,IGBT压降可调,正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用。

优选地,两层光刻版,第一层用于阻挡N+注入,未阻挡部分开口尺寸L1,第二层用于阻挡P+注入,阻挡部分开口尺寸L2,L1>L2,通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF,IGBT压降及snapback曲线。

优选地,所述L1大于60um且L2小于60um。

先完成背面N+带胶注入,P的注入剂量为1E14-1E15/cm2,注入能量为60-100Kev,再完成背面P+带胶注入,B或BF2的注入剂量为1E13-1E14/cm2,注入能量为20-60Kev,通过此工艺顺序,可以完成背面N+掺杂区形成T型结构掺杂分布。

与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:本实用新型结构简单,通过增加一次背面光刻注入工艺,背面注入两张光刻版的尺寸设计和组合,即可实现寄生二极管VF可调,IGBT压降可调,正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用。

附图说明

图1是现有技术RC-IGBT背面结构图。

图2是本实用新型RC-IGBT背面结构。

图3是本实用新型背面NFS注入结构图。

图4是本实用新型利用第一张光刻版注入N+结构图。

图5本实用新型利用第二张光刻版注入P+结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述:

实施例:

如附图1至5所示,本实用新型提供一种RC-IGBT的背面设计,其特征在于,该RC-IGBT的背面设计包括背面注入使用两层光刻版,一层用于N+注入,一层用于P+注入,最终背面N+掺杂区呈T型结构,实现寄生二极管VF可调,IGBT压降可调,正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用;

两层光刻版,第一层用于阻挡N+注入,未阻挡部分开口尺寸L1,第二层用于阻挡P+注入,阻挡部分开口尺寸L2,L1>L2,通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF,IGBT压降及snapback曲线,所述L1大于60um且L2小于60um,先完成背面N+带胶注入,P的注入剂量为1E14-1E15/cm2,注入能量为为60-100Kev,再完成背面P+带胶注入,B或BF2的注入剂量为1E13-1E14/cm2,注入能量为20-60Kev,通过此工艺顺序,可以完成背面N+掺杂区形成T型结构掺杂分布,本实用新型通过两张光刻版,一次N+注入,一次P+注入,形成N+掺杂T型区结构设计,可以通过调整L1和L2尺寸来调整RC-IGBT的特性,L1可以做大,让电流尽可能均匀,且关断损耗可以大大减小,L2希望尽可能小,保证RC-IGBT压降低的同时,因为P+电阻的增加,加快了背面PN结的导通,有效抑制了snapback现象,将RC-IGBT背面集电极N+一个纬度的调整,通过两张光刻版变为两个纬度的调整,可以分别解决本身互为矛盾的问题。

利用本实用新型所述的技术方案,或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下,设计出类似的技术方案,而达到上述技术效果的,均是落入本实用新型的保护范围。

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