[發明專利]一種低關斷損耗槽柵SOI?LIGBT器件結構

在審

• 申請號: 201710110370.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106847885A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 喬明;李路;曹厚華;何逸濤;楊文;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;H01L29/423;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

本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種低關斷損耗槽柵SOI-LIGBT器件結構。

背景技術

高壓功率器件是電力電子技術的基礎與核心，其具有耐高壓、導通電流密度大的特點。提高功率器件的耐壓能力，降低功率器件關斷損耗是設計器件的關鍵。IGBT器件(絕緣柵雙極型晶體管器件)作為一類重要的功率半導體器件，在電力電子領域應用廣泛。但是，IGBT器件由于P-body區與N-漂移區交界處空穴注入效率較低，載流子濃度分布很低，導致器件的飽和壓降升高，在關斷時，N-漂移區內儲存了大量的少數載流子，導致器件關斷電流拖尾現象嚴重，關斷損耗大。通常改善關斷損耗的方式有兩種，一種是降低載流子壽命，另一種是在陽極附近增加Buffer場阻層。第一種方式對工藝要求非常高，而第二種雖然工藝上難度不大，但降低關斷損耗的效果不夠理想。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種低關斷損耗槽柵SOI-LIGBT器件結構。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種低關斷損耗槽柵SOI-LIGBT器件結構，包括從下至上依次設置的P型襯底、埋氧層二氧化硅、N型漂移區，N型漂移區內部一端設有P型阱區、另一端設有N-buffer層，器件表面設有氧化層，所述P型阱區內部上方設有N型源端以及與N型源端相鄰的P型接觸區；所述N-buffer層內部上方設有N型陽極區；所述N型源端、P型接觸區以及N型陽極區上方設有金屬層；所述源端和P型阱區間的溝道右側是柵氧層，柵氧層右邊是多晶硅，所述多晶硅位于P型阱區右側、N-buffer層的左側。

作為優選方式，P型阱區和N-buffer層之間的N型漂移區內部設有二氧化硅槽介質；二氧化硅槽介質位于多晶硅右側。

作為優選方式，二氧化硅槽介質的長度為Wt，其最小值為1μm。

作為優選方式，二氧化硅槽介質右側與N-buffer層左側相接。

作為優選方式，二氧化硅槽介質的深度為Dt，其值大于多晶硅的深度Lg，且滿足硅層厚度也即N型漂移區的厚度ts>Dt≥Lg+1um。

作為優選方式，在P型阱區下方設有N型載流子儲存層。

本發明的有益效果為：與常規的槽柵SOI-LIGBT器件相比，本發明擁有雙柵結構，在相同條件下有更大的電流能力，由于N型載流子存儲層的引入，減少了空穴直接向P型阱區的注入，使得載流子分布更均勻，有利于關斷時的載流子復合減少關斷時間，同時由于槽介質二氧化硅的存在，使得N型漂移區的有效空間減少，也同時阻擋了右側的載流子的注入，形成載流子積累層；所以基于這兩個效應，本發明結構的關斷損耗得到大幅度的降低。

附圖說明

圖1為傳統的槽柵SOI-LIGBT器件結構剖面圖。

圖2為實施例1器件結構剖面圖。

圖3為實施例2器件結構剖面圖

圖4為實施例1和傳統結構的空穴分布對比圖。

圖5為實施例1和傳統結構的關斷特性對比圖。

圖6為實施例1和傳統結構的Eoff-Von關系對比圖。

圖7為實施例3器件結構剖面圖。

其中，1為N型陽極區，2為N-buffer層，3為N型漂移區，4為P型阱區，5為N型源端，6為P型接觸區，7為多晶硅，8為埋氧層二氧化硅，9為P型襯底，10為氧化層，11為二氧化硅槽介質，12為N型載流子儲存層。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

實施例1

如圖2所示，一種低關斷損耗槽柵SOI-LIGBT器件結構，包括從下至上依次設置的P型襯底9、埋氧層二氧化硅8、N型漂移區3，N型漂移區3內部一端設有P型阱區4、另一端設有N-buffer層2，器件表面設有氧化層10，所述P型阱區4內部上方設有N型源端5以及與N型源端5相鄰的P型接觸區6；所述N-buffer層2內部上方設有N型陽極區1；所述N型源端5、P型接觸區6以及N型陽極區1上方設有金屬層；所述源端5和P型阱區4間的溝道右側是柵氧層，柵氧層右邊是多晶硅7，所述多晶硅7位于P型阱區4右側、N-buffer層2的左側。