本發(fā)明涉及半導體器件制造技術領域，更具體的說，涉及一種逆導型絕緣柵雙極晶體管及其制作方法。

背景技術：

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，簡稱GTR)的高速開關特性的優(yōu)點，因此，IGBT器件被廣泛應用到交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

逆導型絕緣柵雙極晶體管(RC-IGBT，Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor)是具有國際前瞻性的一種新型IGBT器件，它將傳統(tǒng)的與IGBT芯片反并聯封裝在一起的快速恢復二極管(FRD，Fast Recovery Diode)與IGBT集成在同一芯片上，提高了功率密度，降低了芯片面積、制作成本以及封裝成本，同時提高了IGBT的可靠性。

參考圖1，圖1為現有的一種RC-IGBT的結構示意圖，包括：漂移區(qū)11；位于漂移區(qū)11上表面內的阱區(qū)12；位于阱區(qū)12內的源區(qū)13。在漂移區(qū)11上表面設置有柵極結構14以及位于阱區(qū)12與源區(qū)13上表面的金屬發(fā)射極15。在漂移區(qū)11的下表面設置有集電區(qū)16，在集電區(qū)16下表面設置有金屬集電極17。其中，阱區(qū)12是P型輕摻雜(P-)區(qū)，為環(huán)形結構；源區(qū)13為是N型重摻雜(N+) 區(qū)，為環(huán)形結構；漂移區(qū)11為N型輕摻雜(N-)區(qū)；集電區(qū)16是P型重摻雜(P+)區(qū)與N+區(qū)的交替結構。

開關速度是衡量RC-IGBT性能的一個重要參數，現有的RC-IGBT開關速度較慢。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種RC-IGBT及其制作方法，提高了RC-IGBT的開關速度。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下方案：

一種RC-IGBT的制作方法，該制作方法包括：

提供一襯底，所述襯底具有漂移區(qū)；

在所述襯底上表面內形成阱區(qū)；

在所述阱區(qū)內形成源區(qū)；

在所述襯底下表面內形成集電區(qū)；

形成正面電極結構以及背面電極結構；

對所述漂移區(qū)進行載流子壽命控制，降低所述漂移區(qū)的載流子壽命。

優(yōu)選的，在上述制作方法中，所述對所述漂移區(qū)進行載流子壽命控制為對所述襯底上表面進行電子輻照。

優(yōu)選的，在上述制作方法中，所述電子輻照的輻照劑量大于10KGS。

優(yōu)選的，在上述制作方法中，進行載流子壽命控制后的漂移區(qū)的載流子壽命時間為10ns-10000ns，包括端點值。

本發(fā)明還提供了一種RC-IGBT，該RC-IGBT包括：

襯底，所述襯底具有漂移區(qū)；

設置在所述襯底上表面內的阱區(qū)；

設置在所述阱區(qū)內的源區(qū)；

設置在所述襯底下表面內的集電區(qū)；

設置在所述襯底上表面的正面電極結構；

設置在所述襯底下表面的背面電極結構；

其中，所述漂移區(qū)為經過電子輻照的半導體層。

優(yōu)選的，在上述RC-IGBT中，所述漂移區(qū)的載流子壽命時間為10ns-10000ns，包括端點值。

通過上述描述可知，本發(fā)明提供的制作方法包括：提供一襯底，所述襯底具有漂移區(qū)；在所述襯底上表面內形成阱區(qū)；在所述阱區(qū)內形成源區(qū)；在所述襯底下表面內形成集電區(qū)；形成正面電極結構以及背面電極結構；對所述漂移區(qū)進行載流子壽命控制，降低所述漂移區(qū)的載流子壽命。所述制作方法通過對漂移區(qū)進行載流子壽命控制，降低漂移區(qū)的載流子壽命，FRD從正偏轉換為反偏時，注入到漂移區(qū)11的載流子可以快速的被復合掉，提高了關斷速度，進而提高了開關速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有的一種RC-IGBT的結構示意圖；

圖2-圖7為本申請實施例提供的一種RC-IGBT的制作方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示的RC-IGBT，阱區(qū)13與背面相對的集電區(qū)14的N+區(qū)形成的二極管結構，即FRD，可導通反向電流(從發(fā)射極15到集電極17的電流)。FRD導通時，P-的阱區(qū)12向漂移區(qū)11注入空穴。IGBT導通時，集電區(qū)14的P+區(qū)向漂移區(qū)11注入空穴。FRD存在反向恢復電流，FRD從正偏轉換為反偏時，注入到漂移區(qū)11的載流子并不能馬上消失，因而造成反向電流，稱為反向恢復電流。反向恢復電流的存在導致FRD從正偏到反向阻斷所需要的時間，稱為反向恢復時間，反向恢復時間會降低RC-IGBT的開關速度。

通過降低形成阱區(qū)12的P-區(qū)以及形成集電區(qū)16的P+區(qū)的P型離子的摻雜濃度，能夠降低阱區(qū)12以及集電區(qū)14對漂移區(qū)的空穴注入，即漂移區(qū)11的載流子濃度將被降低，因此載流子消失所需要的時間變短，從而FRD縮短反向恢復時間，提高RC-IGBT的開關速度。

雖然上述方法可以降低FRD的反向恢復時間，但是，降低阱區(qū)12以及集電區(qū)16的P型離子濃度將使得RC-IGBT的導通電壓增大，靜態(tài)損耗增大。且降低阱區(qū)12的P型離子濃度將使阱區(qū)12在反偏時容易穿通，使RC-IGBT耐壓降低。

為解決上述問題，本申請實施例提供了一種RC-IGBT的制作方法，參考圖2-圖7，圖2-圖7為本申請實施例提供的一種RC-IGBT的制作方法的流程示意圖，包括：

步驟S11：如圖2所示，提供一襯底，所述襯底具有漂移區(qū)21。

可采用N-的襯底，使得漂移區(qū)21為N-區(qū)。

步驟S12：如圖3所示，在所述襯底上表面內形成阱區(qū)22。

采用掩膜板，對所述襯底上表面進行P型離子摻雜，形成P+的阱區(qū)22。圖3為切面圖，阱區(qū)22為環(huán)形結構。

步驟S13：如圖4所示，在所述阱區(qū)22內形成源區(qū)23。

采用模板，對襯底上表面進行N型離子摻雜，形成N+的源區(qū)23。同樣，源區(qū)23為環(huán)形結構。

步驟S14：如圖5所示，在所述襯底下表面內形成集電區(qū)26。

需要對襯底的下表面進行一次N型離子摻雜以及一次P型離子摻雜，在襯底下表面內形成多個交替分布的N+區(qū)以及P+區(qū)。需要兩次離子摻雜，每次摻雜需要采用對應的掩膜板。

步驟S15：如圖6所示，形成正面電極結構以及背面電極結構。

所述正面電極結構包括：設置在襯底上表面的柵極結構24以及金屬發(fā)射極25。所述背面電極結構為設置在襯底下表面的金屬集電極27。

步驟S16：如圖7所示，對所述漂移區(qū)進行載流子壽命控制，降低所述漂移區(qū)21的載流子壽命。

在本實施例中，所述對所述漂移區(qū)21進行載流子壽命控制為對所述襯底上表面進行電子輻照。采用高能電子束對襯底上表面進行輻照，對漂移區(qū)21進行全局壽命控制，降低其載流子壽命，從而加快了載流子的復合速度，使得RC-IGBT的關斷特性變快，提高了RC-IGBT的開關速度。

降低漂移區(qū)的載流子壽命，當FRD從正偏轉換為反偏時，注入到漂移區(qū)11的載流子會馬上被復合掉，縮短了反向恢復電流以及反向恢復時間，提高了關斷速度，提高了器件的開關速度。

所述電子輻照的輻照劑量大于10KGS，使得進行載流子壽命控制后的漂移區(qū)21的載流子壽命時間為10ns-10000ns，包括端點值，以便于較快的復合P+的阱區(qū)22以及集電區(qū)的P+區(qū)注入的空穴，提高關端速度，提高RC-IGBT 的開關速度。優(yōu)選的，控制漂移區(qū)21的載流子壽命時間為150ns，此時，能夠較快的復合空穴。

本申請實施例所述制作方法，不改變RC-IGBT的結構及其阱區(qū)與集電區(qū)的P型離子摻雜濃度，不會導致器件的導通電壓增加，不會增加靜態(tài)損耗，阱區(qū)反偏時不容易導通，不會降低器件耐壓性能。

通過電子輻照對漂移區(qū)的載流子壽命進行全局控制，電子輻照工藝簡單，成本低，且電子的穿透能力強，可以使得整個器件的漂移區(qū)的載流子壽命均減小，有效降低RC-IGBT的關斷時間，提高其開關速度。

基于上述實施例，本申請實施例還提供了一種RC-IGBT，該RC-IGBT可以如圖7所示，包括：襯底，所述襯底具有漂移區(qū)21；設置在所述襯底上表面內的阱區(qū)22；設置在所述阱區(qū)22內的源區(qū)23；設置在所述襯底下表面內的集電區(qū)26；設置在所述襯底上表面的正面電極結構；設置在所述襯底下表面的背面電極結構；其中，所述漂移區(qū)22為經過電子輻照的半導體層。

所述漂移區(qū)22的載流子壽命時間為10ns-10000ns，包括端點值，優(yōu)選的，設置漂移區(qū)22的載流子壽命時間為150ns。

需要說明的是，本申請實施例所述RC-IGBT為上述制作方法制備的RC-IGBT，相同相似之處可參考上述實施例，在此不再贅述。

本實施例所述RC-IGBT的漂移區(qū)22通過電子輻照進行載流子壽命控制，降低載流子壽命，提高載流子復合速度，因此，所述RC-IGBT具有較快的開關速度。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。