逆导型横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法、芯片技术

本申请属于功率器件技术领域，提供了一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法、芯片，通过设置第一多晶硅层和第二多晶硅层尽可能减小LIGBT沟槽多晶硅的面积，达到减小米勒电容、降低开关损耗的目的，并且利用第二多晶硅层形成独立的沟道二极管达到续流的目的，改善器件的反向恢复特性，利用电子阻挡层、水平多晶硅场板、介质氧化层以及发射极金属层形成的独特结构达到排斥电子的目的，使得从N型源极区流出的电子在第一多晶硅层施加正偏电压的情况下只能从P型集电区向N型缓冲层和N型漂移层注入的空穴复合，避免了半导体器件工作时产生的负阻现象。时产生的负阻现象。时产生的负阻现象。

【技术实现步骤摘要】
逆导型横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法、芯片


[0001]本申请属于功率器件
，尤其涉及一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法、芯片。

技术介绍

[0002]逆导型绝缘栅双极型晶体管(Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC
‑
IGBT)是一种将快恢复二极管(Fast recovery diode，FRD)集成在绝缘栅双极型晶体管(Insulate
‑
Gate Bipolar Transistor，IGBT)器件内部的半导体器件。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一种电压控制的金属
‑
氧化层半导体场效晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor，MOSFET)和双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)复合型器件，同时具有双极型晶体管和MOSFET的主要优点：导通压降低，开关速度快，控制电路简单等，在白色家电，工业变频，新能源等领域得到广泛应用。
[0003]作为功率器件，纵向结构的IGBT在高电压，大电流领域以分立或简单集成的形式普遍存在，但在智能功率集成电路中占用面积大，工艺难以与电路中的其它器件工艺兼容。横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，LIGBT)具有绝缘性好、寄生电容小、较低的泄露电流及集成度高等优点，故而在功率集成电路领域成为应用最广泛的IGBT结构。
[0004]然而，LIGBT在反向导通时等效于两个背靠背的二极管，并不具备反向导通的能力。后来人们将快恢复二极管(Fast recovery diode，FRD)集成到RC
‑
LIGBT中。用电子收集区(N
‑
Collector)取代集电极部分的空穴收集区(P
‑
Collector)，从而在反向导通时能够实现N
‑
Collector向漂移区注入电子，使其具备逆向导通能力。传统的RC
‑
IGBT在正向导通时，在小电流条件下，从沟道注入漂移区的电子直接从N+集电区流出，导致集电结无法开启，此时是MOSFET单极导电模式。当电子电流增大到一定值时，集电结开启，空穴集电区向漂移区注入空穴，形成电导调制效应，集电极与发射极之间的电压(VCE)迅速下降，使得电流
‑
电压曲线呈现负阻现象。在低温条件下更明显，严重时会导致器件无法正常开启，影响电力电子系统的稳定性。同时，RC
‑
LIGBT依然存在着FRD反向恢复差，损耗大等问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法、芯片，旨在解决传统的RC
‑
IGBT在正向导通时存在负阻现象，影响器件性能的问题。
[0006]本申请实施例第一方面提供了一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，所述逆导型横向绝缘栅双极型晶体管包括：
[0007]依次层叠设置的P型衬底、介质埋层、N型漂移层；其中，所述N型漂移层的正面形成有互不接触的第一隔离槽和第二隔离槽；
[0008]第一多晶硅层、第二多晶硅层，形成于所述第一隔离槽内；
[0009]第一栅氧层，形成于所述第一多晶硅层与所述N型漂移层之间；
[0010]第二栅氧层，形成于所述第二多晶硅层与所述N型漂移层之间；
[0011]第三栅氧层，用于隔离所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层，且所述第三栅氧层与所述N型漂移层接触；
[0012]P型基层，设于所述N型漂移层上，且与所述第一栅氧层接触；
[0013]P型欧姆接触区、N型源极区，设于所述P型基层上，且所述N型源极区设于所述第一栅氧层与所述P型欧姆接触区之间；
[0014]氧化硅隔离层，形成于所述第二隔离槽内；
[0015]电子阻挡层、第一N型缓冲层、N型集电区，依次层叠设置于所述氧化硅隔离层的第一侧，且均与所述氧化硅隔离层接触；
[0016]第二N型缓冲层、P型集电区，依次层叠设置于所述氧化硅隔离层的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；
[0017]隔离氧化层，覆盖于所述第一多晶硅、所述第三栅氧层、所述第一栅氧层上，且覆盖于所述第二多晶硅的部分区域；
[0018]依次层叠设置的水平栅氧层、多晶硅场板、介质氧化层，所述水平栅氧层形成于所述第一隔离槽和所述第二隔离槽之间的所述N型漂移层表面；
[0019]发射极金属层，形成于所述P型欧姆接触区、所述N型源极区、所述隔离氧化层、所述介质氧化层上，且与所述第二多晶硅层接触；
[0020]集电极金属层，形成于所述氧化硅隔离层上，且与所述N型集电区和所述P型集电区接触。
[0021]在一个实施例中，所述第一隔离槽的深度大于所述第二隔离槽的深度。
[0022]在一个实施例中，所述第一隔离槽为U型槽结构。
[0023]在一个实施例中，所述第一隔离槽的宽度由槽口向槽底逐渐减小。
[0024]在一个实施例中，所述电子阻挡层的厚度为0.2um～0.6um。
[0025]在一个实施例中，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层呈弧形结构，且所述第一栅氧层与所述第二栅氧层的底部接触。
[0026]在一个实施例中，所述第一多晶硅层的宽度与所述第二多晶硅层的宽度比为2：3。
[0027]在一个实施例中，所述第一栅氧层的厚度大于所述第二栅氧层的厚度。
[0028]本申请实施例第二方面还提供了一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管的制备方法，包括：
[0029]在P型衬底上依次形成介质埋层、N型漂移层；
[0030]在所述N型漂移层的正面预设区域注入P型杂质形成电子阻挡层，并继续外延形成N型材料形成包裹电子阻挡层的所述N型漂移层；
[0031]在所述电子阻挡层上注入N型杂质形成N型缓冲层，并在所述N型漂移层130的左侧形成第一隔离槽，在所述N型漂移层的右侧形成第二隔离槽，以将所述缓冲层划分为第一N型缓冲层和第二N型缓冲层；其中，所述第一N型缓冲层位于所述电子阻挡层上；
[0032]在所述N型漂移层、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽、第一N型缓冲层、第二N型缓冲层以及电子阻挡层的表面形成氧化层，并通过在所述第一隔离槽和所述第二隔离槽内填充和刻蚀氧化硅材料，在所述第一隔离槽内形成第一栅氧层、第二栅氧层以及第三栅氧层，
在所述第二隔离槽内形成氧化硅隔离层；
[0033]淀积多晶硅材料后刻蚀处理，以在所述第一隔离槽内形成第一多晶硅层和第二多晶硅层，在所述第一隔离槽和所述第二隔离槽之间的水平栅氧层上形成多晶硅场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述逆导型横向绝缘栅双极型晶体管包括：依次层叠设置的P型衬底、介质埋层、N型漂移层；其中，所述N型漂移层的正面形成有互不接触的第一隔离槽和第二隔离槽；第一多晶硅层、第二多晶硅层，形成于所述第一隔离槽内；第一栅氧层，形成于所述第一多晶硅层与所述N型漂移层之间；第二栅氧层，形成于所述第二多晶硅层与所述N型漂移层之间；第三栅氧层，用于隔离所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层，且所述第三栅氧层与所述N型漂移层接触；P型基层，设于所述N型漂移层上，且与所述第一栅氧层接触；P型欧姆接触区、N型源极区，设于所述P型基层上，且所述N型源极区设于所述第一栅氧层与所述P型欧姆接触区之间；氧化硅隔离层，形成于所述第二隔离槽内；电子阻挡层、第一N型缓冲层、N型集电区，依次层叠设置于所述氧化硅隔离层的第一侧，且均与所述氧化硅隔离层接触；第二N型缓冲层、P型集电区，依次层叠设置于所述氧化硅隔离层的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；隔离氧化层，覆盖于所述第一多晶硅、所述第三栅氧层、所述第一栅氧层上，且覆盖于所述第二多晶硅的部分区域；依次层叠设置的水平栅氧层、多晶硅场板、介质氧化层，所述水平栅氧层形成于所述第一隔离槽和所述第二隔离槽之间的所述N型漂移层的表面；发射极金属层，形成于所述P型欧姆接触区、所述N型源极区、所述隔离氧化层、所述介质氧化层上，且与所述第二多晶硅层接触；集电极金属层，形成于所述氧化硅隔离层上，且与所述N型集电区和所述P型集电区接触。2.如权利要求1所述的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一隔离槽的深度大于所述第二隔离槽的深度。3.如权利要求2所述的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一隔离槽为U型槽结构。4.如权利要求2所述的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一隔离槽的宽度由槽口向槽底逐渐减小。5.如权利要求1
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4任一项所述的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述电子阻挡层的厚度为0.2um～0.6um。6.如权利要求1所述的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一栅氧层和所述第二栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，刘杰，
申请(专利权)人：深圳芯能半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：