[发明专利]集成有低漏电肖特基二极管的IGBT结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管结构，具体涉及一种集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构。本发明还涉及一种集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构的制备方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)是金属氧化物半导体(简称MOS)与双极晶体管(也叫三极管)的结合。现有的IGBT如图1所示(接触顶部的正面金属和衬底下部的背面金属未示出)，N型漂移区的顶部全部被多晶硅栅覆盖。这种结构因双极晶体管在大电流导通时具有很低的饱和电压而适合高耐压大功率应用，与功率MOS相比，大电流导通时器件功耗很小。

但是，由于这种双极晶体管结构由少数载流子(简称少子)主导导电，因此在器件关断时，少子反向恢复时间长，从而使得器件开关速度变慢，开关功耗增加。

另外，现有的绝缘栅双极晶体管与功率MOS相比还有一个缺点就是没有固有的寄生反并联二极管，这使得它在某些场合应用(如逆变器)必须与一个起续流作用的二极管并联使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构，它可以使开关速度提高，开关功耗降低。

为解决上述技术问题，本发明集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构的技术解决方案为：

包括绝缘栅双极晶体管，所述绝缘栅双极晶体管的N型漂移区的顶部包括被多晶硅栅覆盖的区域和未被多晶硅栅覆盖的区域；未被多晶硅栅覆盖的区域下方有一块或者多块P型掺杂区，其余区域为没有P型掺杂的N漂移区；P型掺杂区顶部通过欧姆接触和正面金属与IGBT的发射极相连；没有P型掺杂的N漂移区的顶部形成肖特基接触，并作为肖特基二极管的阳极通过正面金属与IGBT的发射极相连；肖特基二极管的阴极通过背面金属与IGBT的集电极相连。

所述肖特基二极管的阴极通过N型重掺杂与背面金属连接，IGBT的集电极通过P型重掺杂也与背面金属连接。

本发明还提供一种集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构的制备方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步，按照现有的IGBT工艺，形成IGBT栅、体区和发射区；

第二步，涂光刻胶、光刻；

第三步，通过干刻去除N漂移区顶部覆盖的一部分多晶硅；

第四步，淀积层间膜，光刻、干刻层间膜，形成接触孔，去除光刻胶；

第五步，涂光刻胶、光刻，后续将要形成肖特基接触的区域上方被光刻胶覆盖，对将要形成欧姆接触的区域进行P型离子束注入；

第六步，去除光刻胶、进行热退火，激活P型掺杂离子；

第七步，淀积能够与N型硅表面形成肖特基接触的金属埋层，进行热退火，在P型顶部形成欧姆接触，同时在与P型相邻的N漂移区顶部形成肖特基接触；

所述第七步中的金属为钛、钴或者其它能与硅形成肖特基接触的金属。

第八步，后续处理。

所述第八步后续处理的方法为：淀积金属填满接触孔，通过干刻回刻或者化学机械研磨去除表面多余金属；淀积正面金属，通过光刻、干刻形成正面金属图形；然后在衬底背面涂光刻胶，光刻，对背面进行重掺杂硼离子注入；之后去除光刻胶，热退火，激活形成背面P型掺杂区，最后在背面形成背面金属，形成IGBT的集电极-发射极与肖特基二极管并联的器件结构。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明将低漏电肖特基二极管集成在绝缘栅双极晶体管中，当IGBT电流从发射极向集电极导通时，能够起续流作用，从而使开关速度提高，开关功耗降低；当IGBT电流从集电极向发射极导通关断时，能够为少数载流子的反向恢复多提供一旁路，从而使得续流关断的反向恢复时间大大减小，开关速度提高。

本发明的结构还使得肖特基二极管的反向漏电很小。

本发明使得器件在应用时无需再外接一个二极管并联。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术绝缘栅双极晶体管结构的示意图；

图2是本发明集成有低漏电肖特基二极管的绝缘栅双极晶体管结构的俯视图，图中只显示出多晶硅和未被多晶硅覆盖的硅衬底表面；

图3是图2中沿A-A’的剖面图，接触顶部的正面金属和衬底下部的背面金属未示出；

图4是图2中沿B-B’的剖面图，接触顶部的正面金属和衬底下部的背面金属未示出；

图5是图2中沿C-C’的剖面图，接触顶部的正面金属和衬底下部的背面金属未示出；