横向绝缘栅双极型晶体管制造技术

一种横向绝缘栅双极型晶体管，对单个元胞中的源极结构部分加入多于一个的栅极沟槽结构，并从该栅极沟槽结构引出栅极引出端作为栅电极，因而当在栅电极加上一定电压时，沟槽两侧的栅绝缘层与第一导电类型阱都形成反型层，即导电沟道；当漏极结构(第一导电类型漏极掺杂区)上有电压时，导电沟道中有电流流过。如果栅极沟槽结构的个数为N个，则电流流过的导电沟道就有2N个，较之传统的单沟道SOI-LIGBT的单个元胞结构中电流密度显著增加，从而可以在多元胞结构下总体提高了单个器件的电流密度。因而，在同样的工作电流下，上述横向绝缘栅双极型晶体管因为单个元胞结构更大的工作电流使得器件面积小、导通压降小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件
，特别涉及一种横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT，Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)。
技术介绍
横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)，是一种将MOS管和双极晶体管优点集于一身的晶体管，广泛应用于功率输出驱动电路的输出级。而SOI(Silicon on Insulator，绝缘衬底上的硅)技术以其理想的介质隔离性能，广泛应用于功率集成电路制造中。SOI-LIGBT器件是一种基于SOI技术制造的LIGBT器件。传统的SOI-LIGBT器件，器件的导电沟道都在横向，电子空穴电流只能通过横向漂移到另一端，载流子的注入均集中在表面，因此这样的单个器件在导通时的工作电流就很小。为了达到更高的工作电流，需要加入多个元胞(cell)进行并联，这样导致器件面积很大，同时导致器件的饱和导通压降变大，器件的开关特性也随之减弱。
技术实现思路
基于传统SOI-LIGBT器件面积大、导通压降大至少其中一种缺点，有必要提供一种横向绝缘栅双极型晶体管，该横向绝缘栅双极型晶体管具有工作电流大、器件面积小、导通压降小的优点。一种横向绝缘栅双极型晶体管，包括：第一导电类型衬底；绝缘层，形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型外延层，形成于所述绝缘层上；场氧化层结构，形成于所述第二导电类型外延层上；第一导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构的一侧；多于一个的栅极沟槽结构，所述多于一个的沟槽栅结构分开穿插设置在所述第一导电类型阱中，所述栅极沟槽结构的槽底延伸至所述第二导电类型外延层；所述栅极沟槽结构包括沟槽和填充于所述沟槽内的导电材料，所述沟槽内的表面还形成有栅绝缘层；第二导电类型源极掺杂区，形成于各所述栅极沟槽结构两侧的所述第一导电类型阱的表层上；第一导电类型源极掺杂区，形成于所述第二导电类型掺杂区远离所述栅极沟槽结构一侧的所述第一导电类型阱的表层上；第二导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构异于所述第一导电类型阱一侧的一侧；第一导电类型漏极掺杂区，形成于所述第二导电类型阱的表层上；栅极引出端，所述栅极引出端与所述沟槽内的导电材料电连接；源极引出端，所述源极引出端与第二导电类型源极掺杂区、第一导电类型源极掺杂区电连接；及漏极引出端，所述漏极引出端与所述第一导电类型漏极掺杂区电连接。在其中一个实施例中：所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。在其中一个实施例中：所述第一导电类型衬底为P+型衬底，所述第二导电类型外延层为N-型外延层；所述第一导电类型阱为P-型阱，所述第二导电类型源极掺杂区为N+源极掺杂区，所述第一导电类型源极掺杂区为P+源极掺杂区；所述第二导电类型阱为N型阱，所述第一导电类型漏极掺杂区为P+型漏极掺杂区。在其中一个实施例中:还包括第二导电类型漏极掺杂区，所述第二导电类型漏极掺杂区为N+漏极掺杂区；所述第二导电类型漏极掺杂区形成于所述第二导电类型阱的表层上，并夹于所述场氧化层结构和第一导电类型漏极掺杂区之间；所述漏极引出端还与所述第二导电类型漏极掺杂区电连接。在其中一个实施例中:还包括导电材料结构，所述导电材料结构形成于所述场氧化层结构上靠近所述第二导电类型阱的一端；所述漏极引出端还与所述导电材料结构电连接。在其中一个实施例中:还包括第一导电类型嵌入区，所述第一导电类型嵌入区形成于所述第一导电类型源极掺杂区与所述第一导电类型阱之间，使得所述第一导电类型源极掺杂区与所述第一导电类型阱之间隔绝；所述第一导电类型嵌入区为P型嵌入区。在其中一个实施例中，所述第一导电类型衬底的材料和第二导电类型外延层的材料为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅。在其中一个实施例中，所述绝缘层、场氧化层和栅绝缘层的材料均为硅的氧化物。在其中一个实施例中，所述导电材料为多晶硅。上述横向绝缘栅双极型晶体管，对单个元胞中的源极结构部分加入多于一个的栅极沟槽结构，并从该栅极沟槽结构引出栅极引出端作为栅电极，因而当在栅电极加上一定电压时，沟槽两侧的栅绝缘层与第一导电类型阱都形成反型层，即导电沟道；当漏极结构(第一导电类型漏极掺杂区)上有电压时，导电沟道中有电流流过。如果栅极沟槽结构的个数为N个，则电流流过的导电沟道就有2N个，较之传统的单沟道SOI-LIGBT的单个元胞结构中电流密度显著增加，从而可以在多元胞结构下总体提高了单个器件的电流密度。因而，在同样的工作电流下，上述横向绝缘栅双极型晶体管因为单个元胞结构更大的工作电流使得器件面积小、导通压降小。而在同样的器件面积下，上述横向绝缘栅双极型晶体管则拥有更大的工作电流。附图说明图1是第一实施例横向绝缘栅双极型晶体管的结构示意图；图2是栅极沟槽结构的结构示意图；图3是第二实施例横向绝缘栅双极型晶体管的结构示意图；图4是第三实施例横向绝缘栅双极型晶体管的结构示意图；图5是第四实施例横向绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所引用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。以下描述中，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。图1是第一实施例横向绝缘栅双极型晶体管的结构示意图。第一实施例：一种横向绝缘栅双极型晶体管，包括：第一导电类型衬底100、绝缘层200、第二导电类型外延层300、场氧化层结构400、第一导电类型阱500、栅极沟槽结构600、第一导电类型源极掺杂区710、第二导电类型源极掺杂区720、第二导电类型阱800、第一导电类型漏极掺杂区910、栅极引出端10、源极引出端20和漏极引出端30。第一导电类型衬底100的材料为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅，第一导电类型衬底为P+型衬底(psub)。绝缘层200形成于第一导电类型衬底100上，绝缘层的材料为硅的氧化物，可以是二氧化硅。绝缘层200从功能上而言为埋氧层。由于绝缘层200的阻隔作用，第一导电类型衬底100对器件影响不大，因而第一导电类型衬底100可
以是重掺杂的(P+)。第二导电类型外延层300形成于绝缘层200上，第二导电类型外延层300为N-型外延层。第二导电类型外延层300作为漂移区，具有的导电类型与第一导电类型衬底100相反。第二导电类型外延层300的材料为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅。场氧化层结构400形成于第二导电类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，包括：第一导电类型衬底；绝缘层，形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型外延层，形成于所述绝缘层上；场氧化层结构，形成于所述第二导电类型外延层上；第一导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构的一侧；多于一个的栅极沟槽结构，所述多于一个的沟槽栅结构分开穿插设置在所述第一导电类型阱中，所述栅极沟槽结构的槽底延伸至所述第二导电类型外延层；所述栅极沟槽结构包括沟槽和填充于所述沟槽内的导电材料，所述沟槽内的表面还形成有栅绝缘层；第二导电类型源极掺杂区，形成于各所述栅极沟槽结构两侧的所述第一导电类型阱的表层上；第一导电类型源极掺杂区，形成于所述第二导电类型掺杂区远离所述栅极沟槽结构一侧的所述第一导电类型阱的表层上；第二导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构异于所述第一导电类型阱一侧的一侧；第一导电类型漏极掺杂区，形成于所述第二导电类型阱的表层上；栅极引出端，所述栅极引出端与所述沟槽内的导电材料电连接；源极引出端，所述源极引出端与第二导电类型源极掺杂区、第一导电类型源极掺杂区电连接；及漏极引出端，所述漏极引出端与所述第一导电类型漏极掺杂区电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，包括：第一导电类型衬底；绝缘层，形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型外延层，形成于所述绝缘层上；场氧化层结构，形成于所述第二导电类型外延层上；第一导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构的一侧；多于一个的栅极沟槽结构，所述多于一个的沟槽栅结构分开穿插设置在所述第一导电类型阱中，所述栅极沟槽结构的槽底延伸至所述第二导电类型外延层；所述栅极沟槽结构包括沟槽和填充于所述沟槽内的导电材料，所述沟槽内的表面还形成有栅绝缘层；第二导电类型源极掺杂区，形成于各所述栅极沟槽结构两侧的所述第一导电类型阱的表层上；第一导电类型源极掺杂区，形成于所述第二导电类型掺杂区远离所述栅极沟槽结构一侧的所述第一导电类型阱的表层上；第二导电类型阱，形成于所述第二导电类型外延层上，且位于所述场氧化层结构异于所述第一导电类型阱一侧的一侧；第一导电类型漏极掺杂区，形成于所述第二导电类型阱的表层上；栅极引出端，所述栅极引出端与所述沟槽内的导电材料电连接；源极引出端，所述源极引出端与第二导电类型源极掺杂区、第一导电类型源极掺杂区电连接；及漏极引出端，所述漏极引出端与所述第一导电类型漏极掺杂区电连接。2.根据权利要求1所述的横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。3.根据权利要求2所述的横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：所述第一导电类型衬底为P+型衬底，所述第二导电类型外延层为N-型外延层；所述第一导电类型阱为...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾炎，苏巍，张森，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32