[發明專利]可抑制Snapback現象的SOI?LIGBT器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201710108735.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106847883A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 喬明;詹珍雅;章文通;肖倩倩;王正康;余洋;何逸濤;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

技術領域

本發明屬于半導體功率器件技術領域，具體涉及一種可抑制Snapback現象的SOI-LIGBT器件及其制造方法。

背景技術

相較于常規的體硅技術，SOI技術具有高速、低功耗、高集成度、寄生效應小、隔離特性良好、閉鎖效應小以及強抗輻射能力等優點，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。

橫向絕緣柵雙極晶體管(LIGBT：Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)具有高輸入阻抗、電壓控制以及低導通電阻等優點，且具有縱向器件所不具有的易于集成的優勢。因此，橫向絕緣柵雙極晶體管越來越受到關注和推崇，從而發展越發迅速，應用領域越發廣泛。然而，一方面，橫向高壓器件較低的縱向耐壓限制了其在HVIC中的應用，根據SOI介質場增強(ENhanced DIelectric layer Field，簡稱ENDIF)普適理論，采用超薄頂層硅可提高SOI器件的縱向耐壓，但同時也導致了較大的比導通電阻，器件耐壓和導通電阻之間的相互制約關系限制了SOI-LIGBT即SOI橫向絕緣柵雙極晶體管的進一步發展。另一方面，IGBT為單向導通器件，在實際應用中，反向導通時需要一個額外的二極管以通過負載中的無功電流，同時起到抑制寄生電感產生的額外電壓的作用。解決這一問題的一種技術方案為逆導型絕緣柵雙極晶體管(RC-IGBT)，然而該方案又將使IGBT引入一個新的問題，即負阻(Snapback)效應，從而影響器件的性能。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于在符合IGBT實際應用的前提下，提出一種可抑制Snapback現象的SOI-LIGBT器件結構及其制造方法。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種可抑制Snapback現象的SOI-LIGBT器件，其元胞結構包括襯底、襯底上表面的埋氧層、埋氧層上方的厚介質層、厚介質層左側的厚硅層漂移區、厚硅層漂移區內部左端的P阱區、所述P阱區內部設置的相互獨立的P型重摻雜發射極區和第一N型重摻雜區、沿縱向方向貫穿設置在厚介質層右端的N型buffer區、N型buffer區內部左端的P型重摻雜集電極區、N型buffer區內部右端的第二N型重摻雜區、位于P型重摻雜集電極區和第二N型重摻雜區之間的集電極介質阻擋層、設置在P型重摻雜集電極區與第二N型重摻雜區上表面的集電極接觸電極、分別與厚介質層下表面和埋氧層上表面相切的超薄頂層硅漂移區、P阱區上表面的發射極接觸電極，設置在第一N型重摻雜區、P阱區和厚硅層漂移區的上表面的柵氧化層、設置于柵氧化層上表面的多晶硅柵，所述P型重摻雜發射極區和第一N型重摻雜區的上表面與發射極接觸電極連接，所述埋氧層與厚硅層漂移區、超薄頂層硅漂移區以及N型buffer區的下表面相連接，所述柵氧化層的左邊界與第一N型重摻雜區的右端部分重疊，柵氧化層的右邊界延伸到P阱區的右端。

作為優選方式，所述器件還包括P條、N條，所述N條與P條在Z方向上交替設置在P阱區和厚介質層之間的厚硅層漂移區中。

具體的，所述元胞結構中，交替設置的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。

作為優選方式，所述襯底為P型硅或為N型硅，SOI層為P型或為N型。

作為優選方式，所述集電極介質阻擋層包括在Z方向上被N型buffer區隔開的多個子阻擋層，相鄰子阻擋層之間在Z方向上的距離為a。

作為優選方式，所述超薄頂層硅漂移區和厚硅層漂移區通過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。

作為優選方式，所述N條與P條和埋氧層的上表面相連接。

作為優選方式，所述N條與P條不和埋氧層的上表面相連接。

作為優選方式，所述N條與P條設置于器件的體內。

作為優選方式，所述P條的寬度大于N條的寬度。

作為優選方式，所述厚介質層的右端與N型buffer區相切。

作為優選方式，所述元胞結構中，發射極接觸電極和集電極接觸電極的上端分別通過第一通孔、第二通孔，引入第二層金屬分別作為源極場板、漏極場板。

為實現上述發明目的，本發明還提供上述的可抑制Snapback現象的SOI-LIGBT器件的制造方法，包括以下步驟：

步驟1：選擇SOI材料，其中包括襯底、埋氧層以及SOI層；