一种可以抑制Snapback现象的RC-IGBT结构的制作方法

本发明涉及半导体功率器件领域，具体说是一种可以抑制snapback现象的rc-igbt结构。

背景技术：

1、逆导型绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting-insulator gate bipolartransistors，是rc-igbt将绝缘栅双极型晶体管(insulator gate bipolar transistors，即igbt)与快恢复二极管(fast recovery diode，即frd)集成在单个芯片上，可以缩小绝缘栅双极型晶体管的应用面积，降低应用成本。然而rc-igbt由于阳极n+注入导致igbt中存在寄生mosfet，使得器件输出曲线存在snapback现象，这种现象会导致器件漂移区电流不均，带来器件可靠性问题，并且影响器件在并联电路中的使用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，该igbt的可靠性高，工作稳定性好。

2、为解决上述问题，提供以下技术方案：

3、本发明的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构包括第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底的正面有元胞区。其特点是，所述半导体衬底背面的缓冲层上沿半导体衬底的横向均布有腐蚀沟槽，腐蚀沟槽呈等腰梯形，且其底部宽度大于顶部宽度，相邻两个腐蚀沟槽间的半导体衬底底部均注入有第一导电类型的二极管阳极区。所述腐蚀沟槽的侧壁和槽底上均注入有第二导电类型的集电区；所述腐蚀沟槽内和二极管阳极区底部均积淀有背面金属。

4、其中，所述腐蚀沟槽槽底的那段集电区顶部到缓冲层顶部间距离大于2μm。

5、所述元胞区中有栅控元胞和非栅控元胞，且栅控元胞至少有一个。

6、所述栅控元胞包含沟槽，沟槽的侧壁上生长有栅极氧化层，沟槽内填充有多晶硅，沟槽两侧有发射极接触孔和第一离子注入区，第一离子注入区包含第一导电类型源区离子注入和第二导电类型基区离子注入。

7、所述非栅控元胞包括沟槽，沟槽的侧壁上生长有栅极氧化层，沟槽内填充有多晶硅，沟槽两侧有发射极接触孔和第二离子注入区，第二离子注入区包含第二导电类型基区离子注入。

8、上述可以抑制snapback现象的rc-igbt结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

9、第一步，在半导体衬底加工出正面结构。

10、第二步，将半导体衬底减薄至外延材料ep1剩余适当厚度(这里适当厚度是多少)。

11、第三步，在半导体衬底的背面进行第一导电类型的离子注入。

12、第四步，光刻形成二极管阳极区图案，光刻胶覆盖二极管阳极区。

13、第五步，腐蚀出腐蚀沟槽。

14、第六步，在沟槽的侧壁和槽底进行第二导电类型的离子注入。

15、第七步，去除二极管阳极区底部的光刻胶。

16、第八步，积淀形成背面金属即可。

17、采取以上方案，具有以下优点：

18、由于本发明的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构的半导体衬底背面的缓冲层上沿半导体衬底的横向均布有腐蚀沟槽，腐蚀沟槽呈等腰梯形，且其底部宽度大于顶部宽度，相邻两个腐蚀沟槽间的半导体衬底底部均注入有第一导电类型的二极管阳极区，腐蚀沟槽的侧壁和槽底上均注入有第二导电类型的集电区，半导体沟槽内和二极管阳极区底部均积淀有背面金属。这种igbt结构的背面腐蚀有一定角度的深槽，在未腐蚀区域即igbt背面表面注入形成第一导电类型的二极管阳极区，在深槽与深槽侧壁中进行注入形成第二导电类型的集电区，以此扩大第二导电类型的注入面积，增长电子到达二极管阳极区的流通路径，减少电子到达二极管阳极区的数量，从而提高igbt导通特性，抑制器件单极导通模式，减轻并消除rc-igbt snapback现象，确保器件在使用过程中的稳定性。

技术特征：

1.一种可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，包括第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底的正面有元胞区；其特征在于，所述半导体衬底背面的缓冲层上沿半导体衬底的横向均布有腐蚀沟槽，腐蚀沟槽呈等腰梯形，且其底部宽度大于顶部宽度，相邻两个腐蚀沟槽间的半导体衬底底部均注入有第一导电类型的二极管阳极区；所述腐蚀沟槽的侧壁和槽底上均注入有第二导电类型的集电区；所述腐蚀沟槽内和二极管阳极区底部均积淀有背面金属。

2.如权利要求1所述的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，其特征在于，所述腐蚀沟槽槽底的那段集电区顶部到缓冲层顶部间距离大于2μm。

3.如权利要求1所述的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，其特征在于，所述元胞区中有栅控元胞和非栅控元胞，且栅控元胞至少有一个。

4.如权利要求3所述的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，其特征在于，所述栅控元胞包含沟槽，沟槽的侧壁上生长有栅极氧化层，沟槽内填充有多晶硅，沟槽两侧有发射极接触孔和第一离子注入区，第一离子注入区包含第一导电类型源区离子注入和第二导电类型基区离子注入。

5.如权利要求3所述的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构，其特征在于，所述非栅控元胞包括沟槽，沟槽的侧壁上生长有栅极氧化层，沟槽内填充有多晶硅，沟槽两侧有发射极接触孔和第二离子注入区，第二离子注入区包含第二导电类型基区离子注入。

6.如权利要求1所述的可以抑制snapback现象的rc-igbt结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及半导体功率器件领域，具体说是一种可以抑制Snapback现象的RC‑IGBT结构。它包括第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底的正面有元胞区。其特点是，所述半导体衬底背面的缓冲层上沿半导体衬底的横向均布有腐蚀沟槽，腐蚀沟槽呈等腰梯形，且其底部宽度大于顶部宽度，相邻两个腐蚀沟槽间的半导体衬底底部均注入有第一导电类型的二极管阳极区。所述腐蚀沟槽的侧壁和槽底上均注入有第二导电类型的集电区；所述腐蚀沟槽内和二极管阳极区底部均积淀有背面金属。该IGBT的可靠性高，工作稳定性好。

技术研发人员：郭亚楠,陈宏,黄健,叶士杰,刘洋,刁绅,皮彬彬
受保护的技术使用者：江苏易矽科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27