[發明專利]一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT在審
| 申請號： | 201910170536.0 | 申請日： | 2019-03-07 |
| 公開（公告）號： | CN109887998A | 公開（公告）日： | 2019-06-14 |
| 發明（設計）人： | 羅小蓉;樊雕;李聰;蘇偉;張科;楊洋;魏杰;鄧高強;歐陽東法;王晨霞 | 申請（專利權）人： | 電子科技大學 |
| 主分類號： | H01L29/40 | 分類號： | H01L29/40;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： | 孫一峰 |
| 地址： | 611731 四川省*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 漂移區 折疊槽 集電極 介質槽 空穴 正向導通壓降 飽和電流 均勻摻雜 發射極 等深 功率半導體技術 電導調制效應 導通壓降 電子注入 橫向電場 降低器件 線性摻雜 正向導通 注入效率 溝道 減小 耐壓 正向 調制 阻礙 | ||
1.一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT，包括沿器件垂直方向自下而上層疊設置的襯底層結構(1)，埋氧層結構(2)和N型頂部半導體層結構(3)；所述N型頂部半導體層結構(3)表面延橫向方向依次形成發射極結構、柵極結構和集電極結構；
所述發射極結構包括沿器件垂直方向分布的P型阱區(4)，以及位于P型阱區(4)上部的P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)；所述P型阱區(4)底部不與埋氧層結構(2)接觸；所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)相互接觸；所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)上表面共同引出發射極電極；
所述集電極結構包括N型阱區(10)和P型重摻雜區(11)；所述P型重摻雜區(11)位于N型阱區(10)上部；所述N型阱區(10)底部與埋氧層結構(2)相接觸；所述P型重摻雜區(11)上表面引出集電極的電極；
其特征在于：
在器件上表面的俯視圖中，以靠近發射極結構一側為頂部，所述柵極結構呈“凹”字型，即，所述N型重摻雜區(6)的中部凸起并延伸入柵極結構的中部，使柵極結構形成在器件縱向方向折疊的槽柵；所述柵極結構包含形成槽底和槽壁的第一絕緣介質薄層(7)以及槽內填充的第一導電材料(8)；所述折疊槽柵的一側與N型重摻雜區(6)和P型阱區(4)接觸，深度不小于P型阱區(4)的深度且不與埋氧層結構(2)接觸；所述第一導電材料(8)上表面引出柵極電極；
在柵極結構與集電極結構之間的N型頂部半導體層結構(3)的表面具有不等深的第二絕緣介質槽結構(9)，不等深的定義是沿器件橫向方向，第二絕緣介質槽結構(9)的深度由靠近發射極結構一側，向靠近集電極結構一側遞減；
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。
2.根據權利要求1所述的一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述柵極結構的一側與N型重摻雜區(6)和P型阱區(4)接觸且另一側與不等深的第二絕緣介質槽結構(9)接觸。
3.根據權利要求2所述的一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，與N型重摻雜區(6)的中部凸起并延伸入柵極結構的中部相對應的是，P型重摻雜區(5)的中部也凸起，并延伸入N型重摻雜區(6)的凸起部位。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述P型重摻雜區(5)沿器件垂直方向延伸至深度與P型阱區(4)相同。
5.根據權利要求4的所述的一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述柵極結構與發射極結構位置翻轉，即P型重摻雜區(5)的一側與第二絕緣介質槽結構(9)接觸。
6.一種具有折疊槽柵的薄SOI LIGBT，包括沿器件垂直方向自下而上層疊設置的襯底層結構(1)，埋氧層結構(2)和N型頂部半導體層結構(3)；所述N型頂部半導體層結構(3)表面延橫向方向依次形成柵極結構、發射極結構和集電極結構；
所述發射極結構包括沿器件垂直方向分布的P型阱區(4)，以及位于P型阱區(4)上部的P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)；所述P型阱區(4)底部不與埋氧層結構(2)接觸；所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)相互接觸；所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)上表面共同引出發射極電極；
所述集電極結構包括N型阱區(10)和P型重摻雜區(11)；所述P型重摻雜區(11)位于N型阱區(10)上部；所述N型阱區(10)底部與埋氧層結構(2)相接觸；所述P型重摻雜區(11)上表面引出集電極的電極；
其特征在于：
在器件上表面的俯視圖中，以靠近發射極結構一側為頂部，所述柵極結構呈“凹”字型，即，所述N型重摻雜區(6)的中部凸起并延伸入柵極結構的中部，使柵極結構形成在器件縱向方向折疊的槽柵；所述柵極結構包含形成槽底和槽壁的第一絕緣介質薄層(7)以及槽內填充的第一導電材料(8)；所述折疊槽柵的一側與N型重摻雜區(6)和P型阱區(4)接觸，深度不小于P型阱區(4)的深度且不與埋氧層結構(2)接觸；所述第一導電材料(8)上表面引出柵極電極；
在發射極結構與集電極結構之間的N型頂部半導體層結構(3)的表面具有不等深的第二絕緣介質槽結構(9)，不等深的定義是沿器件橫向方向，第二絕緣介質槽結構(9)的深度由靠近發射極結構一側，向靠近集電極結構一側遞減；所述第二絕緣介質槽結構(9)一側與P型重摻雜區(5)和P型阱區(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。
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