[發明專利]一種具有額外電極的折疊硅LIGBT及其制作方法

在審

• 申請號: 202210353013.1
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114784101A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 段寶興;張瑤;王彥東;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/40;H01L21/331
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

1.一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于，包括：P型襯底(801)；

通過刻蝕工藝形成在P型襯底(801)上部且沿左右方向延伸的溝道以及位于溝道前后兩側的溝槽；

自左至右相鄰設置在溝道前后側壁和上表面以及溝槽底面的柵氧化層(8)和場氧化層(9)；

設置在P型襯底(801)的上部左側的P型阱區(3)，以及自左至右依次設置在P型阱區(3)上部左側的P型發射極區(5)和N型發射極區(4)；

設置在P型襯底(801)的上部右側的N型漂移區；所述N型漂移區包括第一漂移區(1)和第二漂移區(2)；其中，第一漂移區(1)位于溝道內；所述第二漂移區(2)位于第一漂移區(1)下方；

設置在N型漂移區上部右側且摻雜形成N型緩沖層區(6)；

設置在N型緩沖層區(6)上部右側且摻雜形成P型集電極區(7)；

其中，柵氧化層(8)位于P型阱區(3)上方且左側與N型發射極區(4)接觸，場氧化層(9)左側與柵氧化層(8)接觸，右側與N型緩沖層區(6)接觸，且柵氧化層(8)的厚度小于場氧化層(9)；

設置在N型發射極區(4)和P型發射極區(5)交界處上方的發射極電極(10)；

設置在P型集電極區(7)上方的集電極(13)；

設置在柵氧化層(8)和場氧化層(9)交界處上方的金屬柵電極(11)；

設置在場氧化層(9)上方的額外電極(12)；所述額外電極(12)與金屬柵電極(11)之間設置有第一間隙；所述額外電極(12)與集電極(13)之間設置有第二間隙；所述額外電極(12)用于施加正向偏置電壓，正向偏置電壓取值范圍為10V-100V。

2.根據權利要求書1所述的一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于：所述P型襯底(801)的摻雜濃度取值范圍為1.0×10¹⁴～1.0×10¹⁵cm^-3；

所述N型緩沖區(6)的摻雜濃度取值范圍為1.0×10¹⁷～5.0×10¹⁷cm^-3；

所述P型阱區(3)的摻雜濃度取值范圍為1.0×10¹⁶～1.0×10¹⁷cm^-3；

所述P型集電極區(7)的摻雜濃度取值不低于1.0×10¹⁹cm^-3。

3.根據權利要求書1或2所述的一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于：所述P型阱區(3)和所述第二漂移區(2)之間設置有第三間隙。

4.根據權利要求書3所述的一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于：所述第一漂移區(1)的高度范圍為1～6μm。

5.根據權利要求書4所述的一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于：所述正向偏置電壓范圍為10-60V。

6.根據權利要求書5所述的一種具有額外電極的折疊硅LIGBT，其特征在于：所述正向偏置電壓為30V。

7.一種權利要求1-6所述具有額外電極的折疊硅LIGBT的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：準備P型硅材料作為P型襯底(801)；

步驟2：在P型襯底(801)上摻雜一定濃度的磷離子，形成N型漂移區；

步驟3：通過刻蝕工藝形成在P型襯底(801)上部且沿左右方向延伸的溝道以及位于溝道前后兩側的溝槽，以溝槽底面為界將N型漂移區劃分為第一漂移區(1)和第二漂移區(2)；

步驟4：在第一漂移區(1)表面進行磷離子注入，注入完成后進行快速退火處理，使得第一漂移區(1)的摻雜濃度高于第二漂移區(2)；

步驟5：通過離子注入工藝，在P型襯底(801)的上部左側區域形成輕摻雜P型阱區(3)，在N型漂移區上部右側區域形成輕摻雜的N型緩沖層區(6)；

步驟6：在溝道前后側壁和上表面以及溝槽底面通過熱氧化生成二氧化硅材料的場氧化層(9)；

步驟7：在溝道前后側壁和上表面以及溝槽底面，緊挨著場氧化層(9)的左側邊界，形成同材質且厚度小于場氧化層(9)的柵氧化層(8)；

步驟8：在P型阱區(3)內通過磷離子注入形成重摻雜的N型發射極區(4)，注入完成后進行快速退火處理；

步驟9：通過注入硼離子，在P型阱區(3)內形成重摻雜的P型發射極區(5)，以及在N型緩沖層區(6)內形成重摻雜的P型集電極區(7)，注入完成后進行快速退火處理；

步驟10：在重摻雜的N型發射極區(4)和P型發射極區(5)的交界位置處刻蝕形成第一電極接觸孔，金屬材料淀積于第一電極接觸孔內形成發射極電極(10)；

步驟11：在重摻雜的P型集電極區(7)的位置處刻蝕形成第二電極接觸孔，金屬材料淀積于第二電極接觸孔內形成集電極(13)；

步驟12：在柵氧化層(8)和場氧化層(9)上表面淀積金屬材料形成金屬柵電極(11)，使其部分覆蓋于N型漂移區表面左側；

步驟13：在金屬柵電極(11)的右側的場氧化層(9)上表面淀積金屬材料形成額外電極(12)，額外電極(12)與金屬柵電極(11)和集電極(13)間均留有間隙。