CN107946243A - 一种rc‑igbt的背面设计 - Google Patents

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张景超
俞义长
井亚会
林茂
朱洪杰
刘利峰
赵善麒
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Abstract

本发明提供一种RC‑IGBT的背面设计，包括背面注入使用两层光刻版，一层用于N+注入，一层用于P+注入，最终背面N+掺杂区呈T型结构，实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用，两层光刻版，第一层用于阻挡N+注入，未阻挡部分开口尺寸L1，第二层用于阻挡P+注入，阻挡部分开口尺寸L2，L1>L2，通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF，IGBT压降及snapback曲线，本发明结构简单，通过增加一次背面光刻注入工艺，背面注入两张光刻版的尺寸设计和组合，即可实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用，增加了设计的灵活度。

Description

一种RC-IGBT的背面设计
技术领域
本发明属于RC-IGBT背面技术领域，尤其涉及一种RC-IGBT的背面设计。
背景技术
IGBT既有MOSFET的注入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低等优点，广泛应用于电力电子领域，但是IGBT是一个单向导通器件，应用的时候需要一个反并联二极管来承受反向电压，传统的RC-IGBT将反并联二极管和IGBT集成到一起，通过背面集电极引入局部N+集电极的方法实现，RC-IGBT的提出，使得封装时可以省略单独的续流二极管，降低了芯片成本，也简化了封装工艺，缩小了成品尺寸。但是传统的RC-IGBT在正向导通的时候会出现一个负阻效应(snacpback)，为了解决该问题，M.Rahimo等人提出了BIGT的设计，即通过增大原胞面积将它分为IGBT和RC-IGBT，但由于大的原胞尺寸又会增加IGBT关断损耗和电流分布不均匀等问题，使得器件的综合性能需要进一步提高。
本发明提出一种新的RC-IGBT背面工艺和背面版图设计，通过增加一次背面光刻注入工艺，背面注入两张光刻版的尺寸设计和组合，即可实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用，增加了设计的灵活度。
因此，发明一种RC-IGBT的背面设计显得非常必要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种RC-IGBT的背面设计，以解决现有因工艺能力、设计规则的限制而导致IGBT或MOSFET元胞尺寸无法再继续缩小问题。
一种RC-IGBT的背面设计，其特征在于，该RC-IGBT的背面设计包括背面注入使用两层光刻版，一层用于N+注入，一层用于P+注入，最终背面N+掺杂区呈T型结构，实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用。
优选地，两层光刻版，第一层用于阻挡N+注入，未阻挡部分开口尺寸L1，第二层用于阻挡P+注入，阻挡部分开口尺寸L2，L1>L2，通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF，IGBT压降及snapback曲线。
优选地，所述L1大于60um且L2小于60um。
先完成背面N+带胶注入，P的注入剂量为1E14-1E15/cm2,注入能量为60-100Kev，再完成背面P+带胶注入，B或BF2的注入剂量为1E13-1E14/cm2,注入能量为20-60Kev，通过此工艺顺序，可以完成背面N+掺杂区形成T型结构掺杂分布。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明结构简单，通过增加一次背面光刻注入工艺，背面注入两张光刻版的尺寸设计和组合，即可实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用。
附图说明
图1是现有技术RC-IGBT背面结构图。
图2是本发明RC-IGBT背面结构。
图3是本发明背面NFS注入结构图。
图4是本发明利用第一张光刻版注入N+结构图。
图5本发明利用第二张光刻版注入P+结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1至5所示，本发明提供一种RC-IGBT的背面设计，其特征在于，该RC-IGBT的背面设计包括背面注入使用两层光刻版，一层用于N+注入，一层用于P+注入，最终背面N+掺杂区呈T型结构，实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用；
两层光刻版，第一层用于阻挡N+注入，未阻挡部分开口尺寸L1，第二层用于阻挡P+注入，阻挡部分开口尺寸L2，L1>L2，通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF，IGBT压降及snapback曲线，所述L1大于60um且L2小于60um，先完成背面N+带胶注入，P的注入剂量为1E14-1E15/cm2,注入能量为为60-100Kev，再完成背面P+带胶注入，B或BF2的注入剂量为1E13-1E14/cm2,注入能量为20-60Kev，通过此工艺顺序，可以完成背面N+掺杂区形成T型结构掺杂分布，本发明通过两张光刻版，一次N+注入，一次P+注入，形成N+掺杂T型区结构设计，可以通过调整L1和L2尺寸来调整RC-IGBT的特性，L1可以做大，让电流尽可能均匀，且关断损耗可以大大减小，L2希望尽可能小，保证RC-IGBT压降低的同时，因为P+电阻的增加，加快了背面PN结的导通，有效抑制了snapback现象，将RC-IGBT背面集电极N+一个纬度的调整，通过两张光刻版变为两个纬度的调整，可以分别解决本身互为矛盾的问题。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种RC-IGBT的背面设计，其特征在于，该RC-IGBT的背面设计包括背面注入使用两层光刻版，一层用于N+注入，一层用于P+注入，最终背面N+掺杂区呈T型结构，实现寄生二极管VF可调，IGBT压降可调，正向导通时起到抑制甚至是消除Snapback现象的作用。
2.如权利要求1所述的RC-IGBT的背面设计，其特征在于，两层光刻版，第一层用于阻挡N+注入，未阻挡部分开口尺寸L1，第二层用于阻挡P+注入，阻挡部分开口尺寸L2，L1>L2，通过调整L1和L2的尺寸可以调整寄生二极管VF，IGBT压降及snapback曲线。
3.如权利要求2所述的RC-IGBT的背面设计，其特征在于，所述L1大于60um且L2小于60um。
4.如权利要求1所述的RC-IGBT的背面设计，其特征在于，先完成背面N+带胶注入，P的注入剂量为1E14-1E15/cm2,注入能量为60-100Kev，再完成背面P+带胶注入，B或BF2的注入剂量为1E13-1E14/cm2,注入能量为20-60Kev，通过此工艺顺序，可以完成背面N+掺杂区形成T型结构掺杂分布。
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