[發明專利]具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管及制造工藝

有效

• 申請號: 201410742686.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104485353A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 劉溪;靳曉詩
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423;H01L21/331
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

1.具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：采用只包含單晶硅襯底(1)的體硅晶圓作為生成器件襯底，或采用同時包含單晶硅襯底(1)和晶圓絕緣層(2)的SOI晶圓作為生成器件的襯底；發射區(3)、基區(4)和集電區(5)位于體硅晶圓的單晶硅襯底(1)或SOI晶圓的晶圓絕緣層(2)的上方，基區(4)位于發射區(3)與集電區(5)之間；發射極(9)位于發射區(3)的上方；集電極(10)位于集電區(5)的上方；U形導電層(6)位于基區(4)的上方；U形隧穿絕緣層(7)位于U形導電層(6)的內側；柵電極(8)位于U形隧穿絕緣層(7)的內側；阻擋絕緣層(11)具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管的上方。

2.根據權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：U形導電層(6)與發射區(3)和發射極(9)之間通過阻擋絕緣層(11)彼此隔離；U形導電層(6)與集電區(5)和集電極(10)之間通過阻擋絕緣層(11)彼此隔離；相鄰的發射區(3)與集電區(5)之間通過阻擋絕緣層(11)彼此隔離；相鄰的發射極(9)與集電極(10)之間通過阻擋絕緣層(11)彼此隔離。

3.根據權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：U形隧穿絕緣層(7)為用于產生柵電極隧穿電流的絕緣層，具有英文大寫字母“U”形結構。

4.根據權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：U形導電層(6)的內側壁對U形隧穿絕緣層(7)的外側壁形成三面包圍；U形導電層(6)的底部與基區(4)形成歐姆接觸，U形導電層(6)是金屬材料或者是同基區(4)具有相同雜質類型的重摻雜多晶硅。

5.根據權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：柵電極(8)被U形隧穿絕緣層(7)的內壁三面包裹，是控制器件開啟和關斷的電極。

6.根據權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管，其特征在于：發射區(3)和集電區(5)的摻雜類型與基區(4)相反。

7.一種如權利要求1所述的具有U形隧穿絕緣層的絕緣柵隧穿雙極晶體管的制造工藝，其特征在于：其單元及陣列在SOI晶圓上的具體制造工藝步驟如下：

步驟一、提供一個SOI晶圓，SOI晶圓的下方為SOI晶圓的單晶硅襯底(1)，SOI晶圓的中間為晶圓絕緣層(2)，SOI晶圓上方的單晶硅薄膜用于形成器件的發射區(3)、基區(4)和集電區(5)，通過光刻、刻蝕工藝在所提供的SOI晶圓上形成長方體狀單晶硅孤島陣列區域，該區域用于進一步形成器件的發射區(3)、基區(4)和集電區(5)；

步驟二、在晶圓上方淀積絕緣介質后平坦化表面，初步形成阻擋絕緣層(11)；

步驟三、通過離子注入工藝，在長方體狀單晶硅孤島陣列的每一個區域上形成發射區(3)、基區(4)和集電區(5)，其中基區(4)的摻雜類型要與發射區(3)和集電區(5)相反；

步驟四、在晶圓表面淀積金屬或重摻雜的多晶硅，并通過刻蝕工藝初步形成U形導電層(6)；

步驟五、在晶圓上方淀積絕緣介質后平坦化表面并露出用于形成U形導電層(6)的金屬或重摻雜的多晶硅；

步驟六、通過刻蝕工藝進一步形成U形導電層(6)；

步驟七、在晶圓上方淀積隧穿絕緣介質平坦化表面至露出U形導電層(6)和阻擋絕緣層(11)，初步形成U形隧穿絕緣層(7)；

步驟八、通過刻蝕工藝進一步形成U形隧穿絕緣層(7)；

步驟九、在晶圓上方淀積金屬或重摻雜多晶硅，平坦化表面至露出U形導電層(6)、U形隧穿絕緣層(7)和阻擋絕緣層(11)，形成柵電極(8)；

步驟十、在晶圓上方淀積絕緣介質以進一步生成阻擋絕緣層(11)，通過刻蝕工藝在發射區(3)和集電區(5)的上方刻蝕出用于形成發射極(9)和集電極(10)的通孔，并在晶圓上表面淀積金屬層，使通孔被金屬填充，再對金屬層進行刻蝕，形成發射極(9)和集電極(10)。