[發(fā)明專(zhuān)利]一種SOI?LIGBT器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710108573.X
• 申請(qǐng)日: 2017-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106847882A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬明;詹珍雅;章文通;何逸濤;肖倩倩;王正康;余洋;張波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);電子科技大學(xué)廣東電子信息工程研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SOI-LIGBT器件。

背景技術(shù)

相較于常規(guī)的體硅技術(shù)，SOI技術(shù)具有高速、低功耗、高集成度、寄生效應(yīng)小、隔離特性良好、閉鎖效應(yīng)小以及強(qiáng)抗輻射能力等優(yōu)點(diǎn)，使集成電路的可靠性和抗軟失誤能力大大提高，從而正逐漸成為制造高速度、低功耗、高集成度和高可靠性的集成電路的主流技術(shù)。

橫向絕緣柵雙極晶體管(LIGBT：Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)具有高輸入阻抗、電壓控制以及低導(dǎo)通電阻等優(yōu)點(diǎn)，且具有縱向器件所不具有的易于集成的優(yōu)勢(shì)。因此，橫向絕緣柵雙極晶體管越來(lái)越受到關(guān)注和推崇，從而發(fā)展越發(fā)迅速，應(yīng)用領(lǐng)域越發(fā)廣泛。然而，橫向高壓器件較低的縱向耐壓限制了其在HVIC中的應(yīng)用，根據(jù)SOI介質(zhì)場(chǎng)增強(qiáng)(ENhanced DIelectric layer Field，簡(jiǎn)稱(chēng)ENDIF)普適理論，采用超薄頂層硅可提高SOI器件的縱向耐壓，但同時(shí)也導(dǎo)致了較大的比導(dǎo)通電阻，器件耐壓和導(dǎo)通電阻之間的相互制約關(guān)系限制了SOI-LIGBT即SOI橫向絕緣柵雙極晶體管的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提出一種保持器件高的擊穿電壓的同時(shí)降低器件比導(dǎo)通電阻的SOI-LIGBT器件結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種SOI-LIGBT器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括：襯底、設(shè)置在襯底上表面的埋氧層、埋氧層上方的厚介質(zhì)層、厚介質(zhì)層左側(cè)的厚硅層N型漂移區(qū)、厚硅層N型漂移區(qū)內(nèi)部左端的P阱區(qū)、所述P阱區(qū)內(nèi)部設(shè)置的相互獨(dú)立的P型重?fù)诫s發(fā)射極區(qū)和N型重?fù)诫s區(qū)；分別與厚介質(zhì)層下表面和埋氧層上表面相切的超薄頂層硅N型漂移區(qū)、沿縱向方向貫穿設(shè)置在厚介質(zhì)層右端的N型buffer區(qū)、N型buffer區(qū)內(nèi)部的P型重?fù)诫s集電極區(qū)、P阱區(qū)上表面的發(fā)射極接觸電極、設(shè)置在P型重?fù)诫s發(fā)射極區(qū)上表面的集電極接觸電極、設(shè)置于P阱區(qū)上表面的柵氧化層、設(shè)置于柵氧化層上表面的多晶硅柵；所述埋氧層與厚硅層N型漂移區(qū)、超薄頂層硅N型漂移區(qū)以及N型buffer區(qū)的下表面相連接；所述厚介質(zhì)層設(shè)置在靠近N型buffer區(qū)的一端，其下表面與超薄頂層硅N型漂移區(qū)的上表面相接觸，所述P型重?fù)诫s發(fā)射極區(qū)和N型重?fù)诫s區(qū)的上表面與設(shè)置在P阱區(qū)上表面的發(fā)射極接觸電極連接，柵氧化層的左邊界與N型重?fù)诫s區(qū)的右端部分重疊，柵氧化層的右邊界延伸到P阱區(qū)的右端。

作為優(yōu)選方式，還包括P條、N條，所述N條與P條在Z方向交替設(shè)置于P阱區(qū)和厚介質(zhì)層之間的厚硅層漂移區(qū)中。

具體的，所述元胞結(jié)構(gòu)中，交替設(shè)置的N條與P條，其排列的順序與位置可以互換。例如可以為N–P–N–P……，也可為P–N–P–N……排列。

作為優(yōu)選方式，所述襯底為P型硅或?yàn)镹型硅，SOI層為P型或?yàn)镹型。

作為優(yōu)選方式，所述超薄頂層硅N型漂移區(qū)和厚硅層N型漂移區(qū)通過(guò)分段式線性變摻雜或均勻摻雜或階梯摻雜的摻雜方式形成。

作為優(yōu)選方式，厚介質(zhì)層的右端與N型buffer區(qū)相切。

所述厚介質(zhì)層與N型buffer區(qū)之間的相對(duì)距離可以根據(jù)不同的耐壓要求進(jìn)行調(diào)整，其中厚介質(zhì)層右端與N型buffer區(qū)相切時(shí)可進(jìn)一步降低集電極的高電場(chǎng)，從而使得器件的穩(wěn)定性更好。

作為優(yōu)選方式，厚硅層N型漂移區(qū)中交替設(shè)置的N條與P條不與埋氧層的上表面相接觸。

作為優(yōu)選方式，厚硅層N型漂移區(qū)中交替設(shè)置的N條與P條與埋氧層的上表面相接觸。

作為優(yōu)選方式，厚硅層N型漂移區(qū)中交替設(shè)置的N條與P條位于器件體內(nèi)。

作為優(yōu)選方式，P條的寬度大于N條的寬度。這樣是考慮到器件實(shí)際吸硼排磷導(dǎo)致的對(duì)P條的輔助耗盡作用，因此可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整P條的寬度，使得P條寬于N條。

作為優(yōu)選方式，所述元胞結(jié)構(gòu)中，發(fā)射極接觸電極和集電極接觸電極的上端分別通過(guò)第一通孔、第二通孔，引入第二層金屬分別作為源極場(chǎng)板、漏極場(chǎng)板。從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)器件的表面電場(chǎng)分布，改善耐壓。

根據(jù)SOI ENDIF普適理論，靠近集電極處采用超薄頂層硅N型漂移區(qū)提高SOI器件的縱向耐壓，靠近發(fā)射極采用厚硅層N型漂移區(qū)降低器件比導(dǎo)通電阻，所述厚硅層N型漂移區(qū)和超薄頂層硅N型漂移區(qū)的下表面均與埋氧層的上表面相接觸。