[發明專利]一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件

有效

• 申請號: 201710873013.3
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107482058B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 羅小蓉;楊洋;孫濤;魏杰;鄧高強;黃琳華;劉慶;趙哲言;曹厚華;孫燕
• 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: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423;H01L29/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件，包括自下而上依次層疊設置的襯底層(1)、介質埋層(2)和頂部半導體層；沿器件橫向方向，所述的頂部半導體層從一側到另一側依次具有陰極結構、槽柵結構、N型半導體漂移區(4)和陽極結構；

所述陰極結構包括沿器件垂直方向貫穿頂部半導體層的P型阱區(3)和P型重摻雜區(5)，P型阱區(3)和P型重摻雜區(5)相互接觸且P型阱區(3)位于靠N型半導體漂移區(4)的一側；在P型阱區(3)的上層具有N型重摻雜區(6)；所述P型重摻雜區(5)和P型阱區(3)的底部與介質埋層(2)接觸；所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)上表面引出陰極；

所述器件橫向方向和器件垂直方向相互垂直；

所述陰極結構與N型半導體漂移區(4)之間沿器件縱向方向有間斷分布的槽柵；所述槽柵由第一導電材料(7)及其四周的第一絕緣介質(8)構成；P型阱區(3)一部分伸入所述槽柵之間，在P型阱區(3)靠近N型半導體漂移區(4)的一側具有沿器件垂直方向貫穿頂部半導體層的N型載流子存儲層(11)，N型載流子存儲層(11)位于槽柵之間且與N型半導體漂移區(4)接觸；所述間斷分布的槽柵之間的區域表面覆蓋平面柵結構；所述平面柵結構包括第二絕緣介質(10)和覆蓋在第二絕緣介質(10)之上的第二導電材料(9)；所述平面柵結構一側與N型重摻雜區(6)表面接觸，覆蓋P型阱區(3)和N型載流子存儲層(11)的上表面，并與N型半導體漂移區(4)接觸；

所述器件縱向方向為同時與器件橫向方向和器件垂直方向均垂直的第三維度方向；

所述陽極結構包括N型緩沖層(12)和P型陽極區(13)，所述P型陽極區(13)位于N型緩沖層(12)中，所述N型緩沖層(12)的下表面和介質埋層(2)相接，所述N型緩沖層(12)的一側與N型半導體漂移區(4)接觸；所述P型陽極區(13)引出陽極電極；

在器件導通時，陰極一側的槽柵結構中的N型載流子存儲層(11)會阻擋從陽極注入的空穴進入P型阱區(3)，同時，槽柵結構也會從物理上對空穴進行阻擋，使得N型半導體漂移區(4)靠近P型阱區(3)一側空穴濃度得到提高；在器件正向阻斷時，利用P型阱區(3)、槽柵結構及平面柵對N型載流子存儲層(11)的耗盡作用，將N型載流子存儲層(11)耗盡，通過P型阱區(3)對N型半導體漂移區(4)的耗盡作用實現正常的耐壓。

2.根據權利要求1所述的一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述槽柵靠近N型半導體漂移區(4)的側面具有沿器件垂直方向貫穿頂部半導體層的P型層(14)；所述P型層(14)沿器件縱向方向間斷分布，兩個P型層(14)在縱向方向上的長度均大于或等于對應槽柵在縱向方向上的長度，P型層(14)之間具有間距。

3.根據權利要求1或2所述的一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述平面柵結構和沿器件縱向方向位于平面柵結構兩側的槽柵構成的三柵結構，其共同引出端為柵極。

4.根據權利要求2所述的一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，平面柵與其中一個槽柵電極的共同引出端為柵極，其他槽柵電極引出端為虛柵，虛柵與陰極電極相連。

5.根據權利要求2所述的一種具有載流子存儲層的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，平面柵引出端為柵極，槽柵電極引出端為虛柵，虛柵與陰極電極相連。