[发明专利]反向导通绝缘栅双极型晶体管

说明书

本发明提供一种反向导通绝缘栅双极型晶体管，其包括N型衬底，形成于N型衬底正面的正面结构和形成于N型衬底背面的背面结构。背面结构包括形成于N型衬底背面的沟槽、形成于沟槽之间的背面P+区、设置于沟槽内的多晶硅以及形成于背面P+区和多晶硅上的背面金属层。该反向导通绝缘栅双极型晶体管采用多晶硅来填充反向导通绝缘栅双极型晶体管背面的沟槽。制造该反向导通绝缘栅双极型晶体管时只需要精确控制多晶硅的掺杂浓度就可以控制反向导通绝缘栅双极型晶体管背面的反向导通二极管的参数，工艺控制要求较低。该反向导通绝缘栅双极型晶体管对制造工艺控制要求较低，制造难度较小。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件，特别是涉及一种反向导通绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种常用的通过电压控制的功率开关器件。其具有输入电容大、输入阻抗高、驱动电流小、速度快、耐压高、热稳定性强、工作温度高、控制电路简单等特点，现阶段已经成为电力电子装置的主流器件。反向导通绝缘栅双极型晶体管是一种新型的IGBT器件，它是将IGBT结构以及反向导通二极管结构集成在同一个芯片上。这样可以改善非平衡载流子的通道，优化拖尾电流。反向导通IGBT器件具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等诸多优点。

常见的反向导通IGBT的制造方法中对器件背面反向导通二极管结构的制造方法主要有两种。一种反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法是采用两次背面光刻来实现。具体为先进行有选择的注入和扩散形成P+型区域，然后再次进行有选择的注入和扩散形成N+型区域，这样就可以在反向导通IGBT 的背面间隔性的形成N+和P+区域。间隔性的N+和P+区域即为反向导通二极管结构。采用这种制造方法形成的反向导通IGBT的背面N+区域较浅，对工艺的控制要求较高。一旦N+区域的浓度偏高，所形成的反向导通IGBT正向导通时将无法形成大注入效应而丧失反向导通IGBT的功能。

另一种反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法如下。在正面工艺完成及背面P+层形成后，进行挖槽，然后利用背面金属填充槽，最终形成反向导通IGBT的反向导通二极管结构。该反向导通IGBT的反向导通二极管结构的制造方法主要采用挖槽填充背面金属的方式来形成反向导通二极管结构，但是反向导通IGBT背面槽内金属由于受限于反向导通IGBT集电极金属的要求，反向导通二极管的参数只能通过调节挖槽的宽度和深度来调节，工艺调节起来麻烦，对工艺控制要求较高。因此，从上述两种工艺方法可以看到，常见的反向导通IGBT器件背面反向导通二极管结构的制造方法制造工艺控制要求较高，制造难度较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种反向导通绝缘栅双极型晶体管，制造该反向导通绝缘栅双极型晶体管时所需的工艺控制要求较低，制造难度较小。

一种反向导通绝缘栅双极型晶体管，包括N型衬底，形成于N型衬底正面的正面结构和形成于N型衬底背面的背面结构，所述背面结构包括形成于N型衬底背面的沟槽、形成于沟槽之间的背面P+区、设置于沟槽内的多晶硅以及形成于背面P+区和多晶硅上的背面金属层。

在其中一个实施例中，所述正面结构和背面结构之间的N型衬底中设有复合中心。

在其中一个实施例中，所述复合中心是采用电子或者质子对所述N型衬底进行辐照形成的。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽的形状为长方形。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽的深度为1～20μm，宽度为1～30μm，相邻两个沟槽的间距为50～300μm。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽中淀积的多晶硅为 N型多晶硅。

在其中一个实施例中，所述N型衬底的背面形成的沟槽中淀积的多晶硅的浓度为1E17～1E21cm^-3。