一种SOI横向绝缘栅双极晶体管制造技术

技术编号:35700350 阅读:18 留言:0更新日期:2022-11-23 14:53
本发明专利技术提供一种SOI横向绝缘栅双极晶体管,第一导电类型top层分布在表面,第一介质氧化层和浮空场板多晶硅电极构成纵向浮空场板,分布在整个第二导电类型漂移区中,形成纵向浮空场板阵列,多晶硅电极插入埋氧层中。本发明专利技术在器件开态时,纵向浮空场板表面能够形成积累层,提高了器件的饱和电流;器件关态时,表面top区可几乎由纵向浮空场板全耗尽,表面场将被top区钳位,因此第二导电类型漂移区的掺杂浓度在更大范围变化时器件表面场均不发生变化,一定程度上杜绝了器件的表面击穿。另外,插入埋氧层的多晶硅电极将电场线引入到埋氧层内,实现了介质场增强,提高了器件的纵向耐压。提高了器件的纵向耐压。提高了器件的纵向耐压。

【技术实现步骤摘要】
一种SOI横向绝缘栅双极晶体管


[0001]本专利技术属于功率半导体领域,主要提出了一种SOI横向绝缘栅双极晶体管。

技术介绍

[0002]横向绝缘栅双极晶体管具有高输入阻抗,电压控制以及低导通电阻等优点,且具有纵向器件所不具有的易于集成的优势。因此,横向绝缘栅双极晶体管愈加受到重视与推崇,从而发展越发迅速,应用领域越发广泛。而功率器件的基本要求就是能承受高电压,击穿电压的设计是LIGBT器件设计的一个极为重要的环节。传统的LIGBT主要通过P

body对漂移区的耗尽,衬底对漂移区耗尽作用很小,横向电场由P

body到N

buffer呈下降趋势,如何优化电场,进一步提高器件耐压,成为SOI

LIGBT的一个重要的设计点。

技术实现思路

[0003]针对上述问题,本专利技术提出一种具有电场钳位层的介质场增强的SOI横向绝缘栅双极晶体管,优化器件的横向电场和纵向电场,提高器件的耐压能力。
[0004]为实现上述专利技术目的,本专利技术技术方案如下:
[0005]一种具有电场钳位层的介质场增强的SOI横向绝缘栅双极晶体管,包括:
[0006]第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型重掺杂发射极区13,第一导电类型重掺杂集电极区14,第一导电类型top区15,第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型重掺杂发射极区23,第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33,埋氧层34,多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42,金属条51,发射极接触电极52,集电极接触电极53;
[0007]其中,埋氧层34位于第一导电类型半导体衬底11上方,第二导电类型漂移区21位于埋氧层34上方,第一导电类型top区15位于第二导电类型漂移区21表面,第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧,第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧,第一导电类型重掺杂发射极区13和第二导电类型重掺杂发射极区23位于第一导电类型阱区12中,发射极接触电极52位于第一导电类型重掺杂发射极区13和第二导电类型重掺杂发射极区23的上表面;第一导电类型重掺杂集电极区14位于第二导电类型阱区22中,集电极接触电极53位于第一导电类型重掺杂集电极区14上表面;第二介质氧化层32位于第一导电类型阱区12上方,并且左端与第二导电类型重掺杂发射极区23相接触,右端与第二导电类型漂移区21相接触;第三介质氧化层33位于第二介质氧化层32与第一导电类型重掺杂集电极区14之间的第二导电类型漂移区21的上表面;控制栅多晶硅电极42覆盖在第二介质氧化层32的上表面并部分延伸至第三介质氧化层33的上表面;
[0008]第一介质氧化层31和多晶硅电极41构成纵向浮空场板,且第一介质氧化层31包围浮空场板多晶硅电极41,多晶硅电极41下端深入埋氧层34中,所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区21中,形成纵向浮空场板阵列;纵向浮空场板,与集电极区域纵向场板的第一介质氧化层31和埋氧层34相连。
[0009]作为优选方式,距离源极和漏极等距离的纵向浮空场板通过通孔与金属条51连接,形成体内等势环。
[0010]作为优选方式,第一导电类型top区15位于第二导电类型漂移区21表面,且第一导电类型top区15的形状是:全覆盖、条形、圆形、或椭圆形。
[0011]作为优选方式,纵向浮空场板的截面形状是矩形、或圆形、或椭圆形、或六边形。
[0012]作为优选方式,多晶硅电极41插入埋氧层内部的深度可以调整,或者多晶硅电极41插入埋氧层34下方。
[0013]作为优选方式,第二导电类型阱区22中设置第二导电类型重掺杂集电极区24与第一导电类型重掺杂集电极区14相邻,第二导电类型重掺杂集电极区24与第一导电类型重掺杂集电极区14二者用集电极接触电极53连接,构成阳极短路结构。
[0014]作为优选方式,第一介质氧化层31和多晶硅电极41在集电极区域形成与集电极接触电极53相连的纵向场板,并且平行插入第二导电类型阱区22,形成阳极电阻结构。
[0015]作为优选方式,槽壁氧化过程中氧化层完全填充槽,集电极区域纵向场板变为介质槽。
[0016]作为优选方式,重掺杂的掺杂浓度大于1E19cm
‑3。
[0017]本专利技术的有益效果为:本专利技术在器件开态时,纵向浮空场板表面能够形成积累层,提高了器件的饱和电流;器件关态时,表面top区可几乎由纵向浮空场板全耗尽,表面场将被top区钳位,因此第二导电类型漂移区的掺杂浓度在更大范围变化时器件表面场均不发生变化,一定程度上杜绝了器件的表面击穿。另外,插入埋氧层的多晶硅电极将电场线引入到埋氧层内,实现了介质场增强,提高了器件的纵向耐压。
附图说明
[0018]图1为实施例1的结构示意图;
[0019]图2为实施例1的结构俯视图;
[0020]图3为实施例1的仿真电场线示意图
[0021]图4为实施例2的结构俯视图;
[0022]图5为实施例2的结构俯视图;
[0023]图6为实施例3的结构示意图;
[0024]图7为实施例3的结构俯视图;
[0025]图8为实施例4的结构示意图;
[0026]图9为实施例4的结构俯视图;
[0027]11为第一导电类型半导体衬底、12为第一导电类型阱区、13为第一导电类型重掺杂发射极区,14为第一导电类型重掺杂集电极区、15为第一导电类型top区、21为第二导电类型漂移区、22为第二导电类型阱区、23为第二导电类型重掺杂发射极区,24为第二导电类型重掺杂集电极区,31为第一介质氧化层、32为第二介质氧化层、33为第三介质氧化层,34为埋氧层,41为多晶硅电极、42为控制栅多晶硅电极,51为金属条,52为发射极接触电极,53为集电极接触电极。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0029]实施例1
[0030]实施例1所述的一种电场钳位层的介质场增强的SOI横向绝缘栅双极晶体管,如图1,图2和图3所示,具体包括:
[0031]第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型重掺杂发射极区13,第一导电类型重掺杂集电极区14,第一导电类型top区15,第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型重掺杂发射极区23,第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33,埋氧层34,多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42,金属条51,发射极接触电极52,集电极接触电极53;
[0032]其中,埋氧层3本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SOI横向绝缘栅双极晶体管,其特征在于包括:第一导电类型半导体衬底(11)、第一导电类型阱区(12)、第一导电类型重掺杂发射极区(13),第一导电类型重掺杂集电极区(14),第一导电类型top区(15),第二导电类型漂移区(21)、第二导电类型阱区(22)、第二导电类型重掺杂发射极区(23),第一介质氧化层(31)、第二介质氧化层(32)、第三介质氧化层(33),埋氧层(34),多晶硅电极(41)、控制栅多晶硅电极(42),金属条(51),发射极接触电极(52),集电极接触电极(53);其中,埋氧层(34)位于第一导电类型半导体衬底(11)上方,第二导电类型漂移区(21)位于埋氧层(34)上方,第一导电类型top区(15)位于第二导电类型漂移区(21)表面,第一导电类型阱区(12)位于第二导电类型漂移区(21)的左侧,第二导电类型阱区(22)位于第二导电类型漂移区(21)的右侧,第一导电类型重掺杂发射极区(13)和第二导电类型重掺杂发射极区(23)位于第一导电类型阱区(12)中,发射极接触电极(52)位于第一导电类型重掺杂发射极区(13)和第二导电类型重掺杂发射极区(23)的上表面;第一导电类型重掺杂集电极区(14)位于第二导电类型阱区(22)中,集电极接触电极(53)位于第一导电类型重掺杂集电极区(14)上表面;第二介质氧化层(32)位于第一导电类型阱区(12)上方,并且左端与第二导电类型重掺杂发射极区(23)相接触,右端与第二导电类型漂移区(21)相接触;第三介质氧化层(33)位于第二介质氧化层(32)与第一导电类型重掺杂集电极区(14)之间的第二导电类型漂移区(21)的上表面;控制栅多晶硅电极(42)覆盖在第二介质氧化层(32)的上表面并部分延伸至第三介质氧化层(33)的上表面;第一介质氧化层(31)和多晶硅电极(41)构成纵向浮空场板,且第一介质氧化层(31)包围浮空场板多晶硅电极(41),...

【专利技术属性】
技术研发人员:章文通田丰润何佳敏
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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