[发明专利]逆导型超结IGBT器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种逆导型超结IGBT器件，包括：快速复合二极管的背面掺杂区即短路区由超结结构的超结沟槽自对准定义且是通过正面离子注入形成，短路区的底部表面在半导体衬底背面减薄后暴露出来；第二导电类型掺杂的集电区由半导体衬底减薄后采用背面全面离子注入形成，短路区中叠加了集电区的背面全面离子注入之后依然保持为第一导电类型掺杂。本发明还公开了一种逆导型超结IGBT器件的制造方法。本发明能自对准形成快速复合二极管的底部掺杂区以及不需要采用光刻工艺定义集电区，从而能降低工艺难度并降低成本。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种逆导型(Reverse Conducting，RC)超结(SJ)绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)器件；本发明还涉及一种逆导型超结IGBT器件的制造方法。

背景技术

RC IGBT将传统的IGBT原胞结构与快速复合二极管(FRD)原胞结构巧妙集成于同一芯片，提供了一个紧凑的电流泄放电路。以N型器件为例，现有RC IGBT的主要问题是需要进行薄片背面光刻，将现有IGBT中背面连续的由P+区组成的集电区制作成由P+区和N+区间隔排列形成的背面掺杂区，P+区作为集电区，N+区作为快速复合二极管的N型区，集电区和快速复合二极管的N型区都通过相同的背面金属层形成的集电极引出；由于需要采用光刻工艺，工艺难度大，成本高。

与现有常规的IGBT相比，超结IGBT能在同样击穿电压的情况下，拥有掺杂更高的漂移区，大大降低了器件的导通压降(Vcesat)。

与超结MOSFET器件不同的是，以N型超结IGBT为例，现有超结IGBT中的P型柱(Pillar)不能与器件的P型掺杂的沟道区相连，以防止在器件导通时由集电区注入到漂移区的少子空穴经pillar被泄放而影响电导调制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种逆导型超结IGBT器件，能自对准形成快速复合二极管的底部掺杂区以及不需要采用光刻工艺定义集电区，从而能降低工艺难度并降低成本。为此，本发明还提供一种逆导型超结IGBT器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的逆导型超结IGBT器件包括：

超结结构，所述超结结构由多个第一导电类型柱和第二导电类型柱横向交替排列而成，一个所述第一导电类型柱和相邻的一个所述第二导电类型柱组成一个对应的超结单元。

在各所述超结单元顶部形成有逆导型超结IGBT器件的器件正面单元结构，多个所述器件正面单元结构形成并联结构。

所述器件正面单元结构的沟道区具有第二导电类型掺杂，所述沟道区和所述第二导电类型柱之间具有隔离结构。

所述超结结构形成于第一导电类型半导体衬底中，所述第二导电类型柱由填充于超结沟槽中的第二导电类型层组成，所述第一导电类型柱由所述第二导电类型柱之间的所述第一导电类型半导体衬底组成。

在所述超结沟槽的底部的所述第一导电类型半导体衬底中形成有第一导电类型掺杂的短路区，所述短路区为以所述超结沟槽为自对准条件的正面离子注入区，所述短路区和所述超结沟槽的底部具有间距。

在所述超结结构的底部的所述第一导电类型半导体衬底被背面减薄到将所述短路区的底部表面暴露出来，在减薄后的所述第一导电类型半导体衬底形成有背面全面离子注入形成的第二导电类型掺杂的集电区。

所述沟道区和所述集电区之间的所述第一导电类型半导体衬底组成漂移区。

所述集电区的背面全面离子注入的第二导电类型杂质会叠加到所述短路区中且叠加了第二导电类型杂质的所述短路区的掺杂类型依然保持为第一导电类型；所述集电区由自对准位于所述短路区之间的背面全面离子注入的第二导电类型杂质组成。