[發(fā)明專利]深溝槽絕緣柵極雙極晶體管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910261915.7
• 申請(qǐng)日: 2009-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN101789431A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維杰伊·帕塔薩拉蒂;蘇吉特·巴納吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電力集成公司
• 主分類號(hào): H01L27/082
• 分類號(hào): H01L27/082;H01L29/739
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 宋鶴;南霆

1.一種功率晶體管器件，包括：

第一導(dǎo)電類型的襯底；

與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述襯底的頂部上，在所述襯底和所述緩沖層之間形成第一PN結(jié)；

多個(gè)半導(dǎo)體材料的柱，每個(gè)柱包括：

所述第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域；

所述第一導(dǎo)電類型的本體區(qū)域，所述本體區(qū)域鄰接所述第一區(qū)域；

所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域，其在垂直方向上從所述本體區(qū)域延伸到所述緩沖層，在所述本體區(qū)域和所述漂移區(qū)域之間形成第二PN結(jié)；

在側(cè)向上被電介質(zhì)區(qū)域分隔開的相鄰對(duì)的柱，所述電介質(zhì)區(qū)域在垂直方向至少從所述第二PN結(jié)附近向下至少延伸到所述緩沖層中，所述電介質(zhì)層與所述相鄰對(duì)的柱的每個(gè)漂移區(qū)域形成側(cè)壁界面；

設(shè)置在與所述本體區(qū)域相鄰并與其絕緣的所述電介質(zhì)區(qū)域上方的溝槽柵極；

其中，當(dāng)所述功率晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一和第二PN結(jié)作為雙極晶體管工作，所述襯底包括發(fā)射極，所述第一區(qū)域包括集電極，并且所述溝槽柵極用作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的控制所述發(fā)射極和集電極之間正向傳導(dǎo)的控制輸入，當(dāng)所述功率晶體管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，第一PN結(jié)被反向偏壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述漂移區(qū)域在垂直方向上具有大體上恒定的摻雜濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述第一區(qū)域包括源極區(qū)域，并且所述漂移區(qū)域包括所述FET的延伸漏極區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，大體上恒定的摻雜濃度約為1×10¹⁵cm^-3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述緩沖層具有足夠高的摻雜濃度，以防止當(dāng)所述功率晶體管器件在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)到所述襯底的穿通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，每個(gè)所述柱具有第一側(cè)向?qū)挾龋⑶宜鲭娊橘|(zhì)區(qū)域具有第二側(cè)向?qū)挾龋龅谝粋?cè)向?qū)挾扰c所述第二側(cè)向?qū)挾鹊谋嚷实姆秶?.2至6.0。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，每個(gè)所述柱具有第一側(cè)向?qū)挾龋⑶宜鲭娊橘|(zhì)區(qū)域具有第二側(cè)向?qū)挾龋龅谝缓偷诙?cè)向?qū)挾却篌w上相等。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述第一側(cè)向?qū)挾燃s為2μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管器件，其中，所述電介質(zhì)區(qū)域在垂直方向上向下延伸到所述襯底中。

10.一種功率晶體管器件，包括：

第一導(dǎo)電類型的襯底；

與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的緩沖層，所述緩沖層鄰接所述襯底的頂面以在其間形成PN結(jié)；

所述第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域；

所述第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域，其鄰接所述緩沖層的頂面；

所述第一導(dǎo)電類型的本體區(qū)域，所述本體區(qū)域?qū)⑺龅谝粎^(qū)域和所述漂移區(qū)域分隔開，所述本體區(qū)域鄰接所述漂移區(qū)域的頂面和所述第一區(qū)域的底面；

第一和第二電介質(zhì)區(qū)域，其分別鄰接所述漂移區(qū)域的相對(duì)的側(cè)向側(cè)壁部分，所述電介質(zhì)區(qū)域在垂直方向至少從所述本體區(qū)域下方向下至少延伸到所述緩沖層中；

設(shè)置在與所述本體區(qū)域相鄰并與其絕緣的所述電介質(zhì)區(qū)域上方的溝槽柵極，所述溝槽柵極用作場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的控制輸入，當(dāng)所述功率晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)控制所述第一區(qū)域和所述襯底之間正向傳導(dǎo)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率晶體管器件，其中，所述第一區(qū)域和所述漂移區(qū)域分別包括源極區(qū)域和所述FET的延伸漏極區(qū)域。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率晶體管器件，其中，所述第一區(qū)域包括集電極，并且所述襯底包括雙極晶體管的發(fā)射極，所述雙極晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)下工作時(shí)在垂直方向上傳導(dǎo)電流。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率晶體管器件，其中，所述漂移區(qū)域在垂直方向上具有大體上恒定的摻雜濃度。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率晶體管器件，其中，所述緩沖層具有足夠高的摻雜濃度，以防止當(dāng)所述功率晶體管器件在關(guān)斷狀態(tài)下工作時(shí)到所述襯底的穿通。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率晶體管器件，其中，所述第一和第二電介質(zhì)區(qū)域僅包括氧化物。