近日,扬杰科技宣布,公司已开展“高频绝缘栅双极型晶体管”(IGBT)芯片的研发,会陆续推出适合高频开关应用(如焊机、感应加热和医疗仪器用电源)的高速IGBT模块。

 

功率半导体器件又称为电力电子器件,是电力电子装置实现电能转换,电路控制的核心器件。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大和功率控制等,同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制以及发电与配电等电力电子领域。

 

功率半导体种类众多,以IGBT为代表的新型电力电子器件,在能源、交通、工业和消费电子等领域有着不可替代的核心作用。自从1988年第一代IGBT产品问世以来,目前已经进展到第六代产品,性能方面有显著的提升。

 

目前IGBT发展主流是FS工艺(即FS-IGBT),而FS工艺中高能氢注入工艺在国外应用成熟,也是因为国外部分厂家起步较早,通常与低能核物理研究机构合作,工艺比较成熟,成本较低。国内没有这样的条件,只能购买国外价格较贵的设备来实现此工艺,由于价格昂贵,购买厂家较少。

 

因此,为了突破这种技术垄断,扬杰科技在2019年6月28日申请了一项名为“一种IGBT芯片及其背面实现方法”的发明专利(申请号:201910571061.6),申请人为扬州扬杰电子科技股份有限公司。

 

根据该专利目前公开的相关资料,让我们一起来看看这项IGBT芯片的实现过程吧。

 

 

如上图,为该专利中发明的IGBT芯片的结构示意图,该芯片包括:金属层5、BPSG钝化层6、POLY层7、栅氧化层8、N+区9和Pbody区10,此外,从上到下依次还设置有N-层3、N缓冲层2、N-衬底1和P+集电极4。其中,N-层的厚度范围为4~150um,N缓冲层的厚度范围为5um~30um。

 

在该专利中,还描述了这种IGBT芯片的背面实现方法,首先,在N-衬底上外延N和N-,其中外延N-浓度范围为1E13~2E14,厚度取决于芯片耐压。其次,对芯片进行IGBT正面工艺,其中包括有光刻形成多晶硅、圆胞区光刻形成Pbody、砷离子注形成N+区以及BPSG淀积形成正面电极多道工序。

 

接着,在完成正面工艺后进行背面减薄,减薄截至在N-衬底内,减薄后进行去应力清洗,清洗后表面距离N缓冲层厚度0~20um(即大于0)。最后,按常规IGBT背金工艺生长背面金属电极。

 

以上就是扬杰科技发明的IGBT芯片及其背面实现方法,该方案通过与高能氢注入结果进行比较,用较低成本实现了与高能氢注入IGBT相同的参数,降低了设备依赖性。同时,较小的NN+结浓度梯度具有比氢注入更好的动态雪崩能力。