一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件的制作方法
【專利摘要】一種新型大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，該半導(dǎo)體具備：在P型襯底上設(shè)有埋氧，埋氧上設(shè)有N型漂移區(qū)，其上設(shè)有P型體區(qū)和N型緩沖區(qū)，N型緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)有P型集電極區(qū)，其上連接有集電極金屬，在N型漂移區(qū)的上方設(shè)有場氧層，在P型體區(qū)內(nèi)設(shè)有P型發(fā)射極區(qū)，其周邊設(shè)有N型發(fā)射區(qū)，在N型發(fā)射區(qū)和P型發(fā)射區(qū)上連接有發(fā)射極金屬，在場氧層與N型發(fā)射極區(qū)之間設(shè)有柵氧，在柵氧表面設(shè)有第一多晶硅層，其表面連接有第一柵金屬，在P型體區(qū)外側(cè)設(shè)有縱向溝槽，在縱向溝槽內(nèi)設(shè)有二氧化硅或其他介質(zhì)包裹的第二多晶硅層，其上連接有第二柵金屬。
【專利說明】
一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要涉及功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，是一種新型大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，特別適用于單片集成功率芯片中，用來實現(xiàn)對電機(jī)系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管IGBT是MOS柵器件結(jié)構(gòu)與雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相結(jié)合進(jìn)化而成的復(fù)合型功率器件，同時具備MOS管與雙極型晶體管的特點(diǎn)，具有良好的通態(tài)電流和開關(guān)損耗之間的折中關(guān)系。絕緣體上娃橫向絕緣柵雙極型晶體管(SO1-Lateral Insulated GateBipolar Transistor，SOI_LIGBT)是一種典型的基于SOI工藝的器件，具有易于集成、耐壓高、驅(qū)動電流能力強(qiáng)、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在功率集成電路中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]由于以上所述優(yōu)點(diǎn)，S01-LIGBT常作為核心器件，用于單片集成功率芯片中。然而，S01-LIGBT器件電流能力偏小是制約單片集成功率芯片工作頻率更高、工作能效更佳、芯片面積更小的瓶頸。因此，為了提高器件的電流能力，目前提出了一些器件，但這些器件在提高電流能力的同時，又會帶來新的問題。S01-LIGBT結(jié)構(gòu)通常用于電路中調(diào)整通過直流電源發(fā)送給各種負(fù)載的能量，偶然地，電路中的負(fù)載會形成短路，導(dǎo)致直流電源將直接連到SO1-LIGBT的集電極與發(fā)射極，而此時其柵偏置依然導(dǎo)通，此時器件會同時承受高電壓與大電流，在電流密度較大的漏極會產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)，一旦超過器件的短路工作時間，器件會發(fā)生熱擊穿而失效。同時，器件的開態(tài)BV值會由于該區(qū)域的熱擊穿而明顯降低，耐壓的下降會降低器件的最高工作電壓，使器件的運(yùn)用受到限制。
[0004]此外，由于電流能力的提升，器件會更容易發(fā)生閂鎖效應(yīng)，閂鎖效應(yīng)會使柵信號失去對器件的控制，器件結(jié)構(gòu)可能經(jīng)歷破壞性失效，閂鎖抑制能力的下降，使得器件的可靠性降低。
[0005]因此，在保持器件的耐壓、不降低S01-LIGBT的閂鎖抑制能力的基礎(chǔ)上提高SO1-LIGBT的導(dǎo)通電流密度及SOA能力是研制電機(jī)系統(tǒng)中單片集成功率芯片的主要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述問題，提出了一種能夠提高注入效率且能提升器件整體電流能力的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件。該結(jié)構(gòu)在保持器件耐壓、抑制閂鎖能力不降低的前提下，顯著提高器件的電流密度，擴(kuò)展其有效安全工作區(qū)，使之能夠滿足電機(jī)系統(tǒng)中單片集成功率芯片對S01-LIGBT器件高壓、大電流及高可靠的要求。
[0007]—種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，包括:P型襯底，在P型襯底上設(shè)有埋氧，在埋氧上設(shè)有N型漂移區(qū)，在N型漂移區(qū)的兩側(cè)分別設(shè)有N型緩沖區(qū)和P型體區(qū)，在N型緩沖區(qū)內(nèi)有重?fù)诫s的P型集電極區(qū)，重?fù)诫s的P型集電極區(qū)上連接有集電極金屬，在P型體區(qū)內(nèi)設(shè)有重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)，在重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)的周邊設(shè)有重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)，在上述重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)和重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)上連接有發(fā)射極金屬，在N型漂移區(qū)的上方設(shè)有場氧層，所述場氧層的一側(cè)邊界落在N型緩沖區(qū)的上方，另一側(cè)邊界與P型體區(qū)相接，在場氧層與重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)之間設(shè)有柵氧化層，在柵氧化層表面設(shè)有第一多晶硅層且所述第一多晶硅層延伸至場氧層的上方，在第一多晶硅層的表面連接有第一柵金屬，其特征在于，在所述P型體區(qū)外側(cè)設(shè)有縱向溝槽，在縱向溝槽內(nèi)設(shè)有由二氧化硅或其它耐壓介質(zhì)包裹的第二多晶硅層，在第二多晶硅層上連接有第二柵金屬。
[0008]所述的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，在所述P型體區(qū)內(nèi)設(shè)有P型埋層，且所述P型埋層位于重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)的下方。
[0009]所述的大電流絕緣體上娃橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)由呈直線排列的重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體構(gòu)成，相鄰重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體之間的重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)向內(nèi)凹陷，柵氧化層及第一多晶硅層突入并延伸占據(jù)所述凹陷區(qū)域。
[0010]所述的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述P型埋層的濃度高于P型體區(qū)。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]本發(fā)明解決了開態(tài)BV值退化的問題。在傳統(tǒng)S01-LIGBT器件中，由于JFET區(qū)域的存在，如圖1所示，在器件導(dǎo)通的情況下，這一區(qū)域會聚集大量的電子，通過此區(qū)域的電流較大，而這部分的電阻值又相對較大，故此區(qū)域會產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)，導(dǎo)致器件發(fā)生擊穿，降低了器件的BV值?，F(xiàn)在的平面結(jié)構(gòu)無法從根本上解決JFET區(qū)域局部發(fā)熱導(dǎo)致器件擊穿的問題。本發(fā)明設(shè)有Z方向的溝道能夠有效降低傳統(tǒng)平面器件中JEFT區(qū)域的電子聚集程度，從而減小了其發(fā)生熱擊穿的概率，使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)在短路過程中的可靠性更高。
[0013]本發(fā)明解決了高電流密度與抗閂鎖能力之間的矛盾問題。在S01-LIGBT器件中，電流能力的提升會導(dǎo)致器件內(nèi)部寄生NPN三極管更容易開啟，使得器件的抗閂鎖能力降低。本發(fā)明一方面由于Z方向的縱向溝道的存在，使得電子可以通過此縱向溝道直接進(jìn)入漂移區(qū)，來自集電極的空穴電流會沿著BOX層向P型體區(qū)流動，本發(fā)明通過縱向溝槽的電子可以與來自集電極的空穴在P型體區(qū)下方直接發(fā)生復(fù)合，從而降低了空穴電流密度，使得閂鎖效應(yīng)相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言更加難以發(fā)生。如圖7中的復(fù)合2所示，縱向溝槽的引入降低了空穴注入效率，使得內(nèi)部寄生的NPN管相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言難以開啟；另一方面，本發(fā)明在P型體區(qū)設(shè)有高濃度P型埋層，降低其電阻，從而使得電流流過后產(chǎn)生的壓降較低，當(dāng)此壓降低于PN結(jié)的開啟電壓時，寄生NPN三極管不會開啟，從而避免器件發(fā)生閂鎖可靠性的問題。
[0014]本發(fā)明增加了Z方向的溝道，進(jìn)而提升了器件的電流能力。
[0015]與此同時，外凸方形區(qū)域與N型方形漂移區(qū)的邊長之比WAW2可調(diào)，在實際應(yīng)用可更加靈活，在增加導(dǎo)通電流密度與降低JFET區(qū)域的導(dǎo)通電阻之間進(jìn)行折中。
[0016]故本發(fā)明器件在顯著提高器件的導(dǎo)通電流密度的基礎(chǔ)上，又提高了器件的閂鎖抑制能力，擴(kuò)展了其安全工作區(qū)，使得其更適合工作在高壓大電流的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0017]圖1所示為傳統(tǒng)絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的器件剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0019]圖3所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)去掉金屬電極的三維圖。[0021 ]圖5所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)源區(qū)部分放大后的三維圖。
[0022]圖6所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)去掉金屬電極和場氧層后柵極加正壓的俯視圖。
[0023]圖7所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)電流產(chǎn)生與構(gòu)成機(jī)制及等效電路橫向剖面示意圖。
[0024]圖8所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在相同電流密度情況下的開態(tài)BV對比圖。
[0025]圖9所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的耐壓比較圖。
[0026]圖10所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)W2變化時的歸一化電流密度。
[0027]圖11所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1-V曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合圖2、圖3，圖4，對本發(fā)明做詳細(xì)說明:
[0029]—種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，包括:P型襯底I，在P型襯底I上設(shè)有埋氧2，在埋氧2上設(shè)有N型漂移區(qū)3，在N型漂移區(qū)3的兩側(cè)分別設(shè)有N型緩沖區(qū)4和P型體區(qū)14，在N型緩沖區(qū)4內(nèi)有重?fù)诫s的P型集電極區(qū)5，重?fù)诫s的P型集電極區(qū)5上連接有集電極金屬21，在P型體區(qū)14內(nèi)設(shè)有重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)8，在重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)8的周邊設(shè)有重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)9，在上述重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)8和重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)9上連接有發(fā)射極金屬18，在N型漂移區(qū)3的上方設(shè)有場氧層6，所述場氧層6的一側(cè)邊界落在N型緩沖區(qū)4的上方，另一側(cè)邊界與P型體區(qū)14相接，在場氧層6與重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)9之間設(shè)有柵氧化層10，在柵氧化層10表面設(shè)有第一多晶硅層7且所述第一多晶硅層7延伸至場氧層6的上方，在第一多晶硅層7的表面連接有第一柵金屬20，在所述P型體區(qū)14外側(cè)設(shè)有縱向溝槽11，在縱向溝槽11內(nèi)設(shè)有由二氧化硅或其它耐壓介質(zhì)包裹的第二多晶硅層12，在第二多晶硅層12上連接有第二柵金屬17。
[0030]在本實例中，在所述P型體區(qū)14內(nèi)設(shè)有P型埋層13，且所述P型埋層13位于重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)8的下方;重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)8由呈直線排列的重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體構(gòu)成，相鄰重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體之間的重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)9向內(nèi)凹陷，柵氧化層10及第一多晶硅層7突入并延伸占據(jù)所述凹陷區(qū)域，柵氧化層10及第一多晶硅層7突入并延伸所占據(jù)的區(qū)域可以是一方形區(qū)域16，發(fā)射極區(qū)9的外凸方形區(qū)域15的兩邊分別定義為第二 N型發(fā)射極區(qū)9b和第四N間隔發(fā)射極區(qū)9d，連接發(fā)射極區(qū)9的外凸方形區(qū)域16的內(nèi)側(cè)兩邊頂點(diǎn)的發(fā)射極區(qū)部分定義為第一 N型發(fā)射極區(qū)9a，發(fā)射極區(qū)9的外凸方形區(qū)域15的底部定義為第三N型發(fā)射極區(qū)9c，上述第一發(fā)射極區(qū)9a、第二發(fā)射極區(qū)％、第三發(fā)射極區(qū)9c、第四發(fā)射極區(qū)9d包圍P型發(fā)射極區(qū)8，上述外凸方形區(qū)域16沿著第三N型發(fā)射極區(qū)9c間隔分布，相鄰兩個外凸方形區(qū)域16的中間隔以N型方形漂移區(qū)15，在N型方形漂移區(qū)15外側(cè)、第三N型發(fā)射極區(qū)的內(nèi)側(cè)設(shè)有P型體區(qū)14，在上述在P型埋層13以外的P型體區(qū)14并充滿方形區(qū)域16的區(qū)域中設(shè)有柵氧化層10，所述柵氧化層10向場氧層6延伸并止于場氧層6的邊界，在柵氧化層10表面設(shè)有多晶硅層7且所述多晶硅層7延伸至場氧層6的上方;所述P型埋層13的濃度高于P型體區(qū)14ο
[0031 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0032]本發(fā)明的工作原理:
[0033]本器件的柵極結(jié)構(gòu)由平面柵和Z方向的深槽柵組成，如圖5。當(dāng)該器件的兩個柵電極都加上正壓時，在平面柵下面的P型體區(qū)中形成了一個連接重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)以及N型漂移區(qū)的N型橫向溝道，如圖6。在槽柵的內(nèi)側(cè)P型體區(qū)內(nèi)形成了一個連接重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)以及N型漂移區(qū)的N型縱向溝道。集電極加正壓時，如圖7，電子電流Ie分別通過縱向溝道和橫向溝道從N型發(fā)射區(qū)傳送到N型漂移區(qū)。電子從溝道區(qū)注入的效率得到提升。電子電流作為PNP晶體管的基極驅(qū)動電流，促使空穴從重?fù)诫s的P型集電區(qū)注入N型漂移區(qū)，注入的空穴形成了PNP晶體管的發(fā)射極電流Ih。所述器件相比傳統(tǒng)器件，因為電子電流增大的關(guān)系，基極驅(qū)動電流增大，能吸引更多的空穴注入N型漂移區(qū)，增大了 PNP晶體管的發(fā)射極電流。從集電極到發(fā)射極的電流由兩部分組成，包括經(jīng)過MOSFET區(qū)溝道的電子電流Ie和流經(jīng)PNP管的空穴電流Ih，所述器件使這兩部分的電流都增大，器件的總電流上升。
[0034]當(dāng)器件處于短路狀態(tài)，器件會由于高電壓大電流情況而引發(fā)失效，為了器件具有較長的短路工作時間，要求器件應(yīng)具有較大的開態(tài)BV值。對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，在短路過程中引發(fā)失效的內(nèi)在機(jī)理在于，在器件開啟時，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)陷方形區(qū)域會聚集大量的電子，相應(yīng)的電流密度也就較大，由于器件的發(fā)射極與集電極直接與電源短接，因此器件兩端電壓值也較高，高電壓與大電流的同時存在會在短時間內(nèi)導(dǎo)致該區(qū)域產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)，從而引發(fā)失效。而本發(fā)明引入了Z方向的縱向溝道，使得原本只能在器件表面單溝道中流動的電子能夠通過縱向溝道流動，從而降低了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子的聚集程度，使得JFET區(qū)域的熱效應(yīng)降低，進(jìn)而抑制其開態(tài)BV退化的問題，在高壓大電流的情況下可靠性更高，擴(kuò)展了其安全工作區(qū)的有效范圍，使得本發(fā)明在短路過程中的可靠性更高。
[0035]LIGBT結(jié)構(gòu)中由4層N型和P型區(qū)域交替構(gòu)成，如圖4，這產(chǎn)生了寄生的晶閘管。當(dāng)LIGBT電流太大，使晶閘管NPN的部分導(dǎo)通，則寄生晶閘管閂鎖，此時器件中電流繼續(xù)增大，而柵信號將無法控制LIGBT的關(guān)斷，使LIGBT結(jié)構(gòu)經(jīng)歷破壞性失效。增大器件的導(dǎo)通電流密度，器件將在更低的電壓進(jìn)入到閂鎖狀態(tài)，降低器件的可靠性。對于傳統(tǒng)器件，當(dāng)空穴從集電極流入經(jīng)過N型漂移區(qū)，再經(jīng)過P型體區(qū)流至發(fā)射極時，由于此區(qū)域基區(qū)電阻的存在，電流流過此區(qū)域時會產(chǎn)生壓降，當(dāng)此壓降大于PN結(jié)的開啟電壓時，上述NPN管開啟，發(fā)生閂鎖效應(yīng)。本結(jié)構(gòu)一方面設(shè)有Z方向縱向溝道，使得電子能夠通過此縱向溝道直接進(jìn)入漂移區(qū)，與來自集電極的空穴發(fā)生復(fù)合，降低了空穴電流密度從而使得寄生NPN管難以開啟，如圖7所示的復(fù)合2，由于縱向溝道的引入降低了空穴電流，提高了寄生NPN管的開啟難度，另一方面，本結(jié)構(gòu)在P型體區(qū)中設(shè)有高濃度P型埋層，使得此區(qū)域的電阻值相對較小，電流流過此區(qū)域產(chǎn)生的壓降也相對較小，當(dāng)此壓降低于PN結(jié)開啟電壓時，寄生NPN管不會開啟。綜合以上兩個方面，器件的抗閂鎖能力得到了提升。
[0036]對于所述器件的外凸方形區(qū)域與N型方形漂移區(qū)的邊長…與…分別可調(diào)。第二 N型發(fā)射極區(qū)、第三N型發(fā)射極區(qū)、第四N型發(fā)射極區(qū)圍成了一個JFET區(qū)域，圖2中15區(qū)域，JEFT區(qū)產(chǎn)生了額外的電阻Rjeft，但在一般情況下，漂移電阻是主要的Rdr a i η > > Rjeft，JEFT區(qū)電阻可以忽略。在改變^與…的長度時，JEFT區(qū)域的形狀也發(fā)生變化，JEFT區(qū)的電阻也就發(fā)生變化。當(dāng)胃2減小時，Rjeft將增大，第三N型發(fā)射極區(qū)的長度小到一定程度時，Rjeft將無法忽略，此時總的導(dǎo)通電阻增大，導(dǎo)通電流密度減小，因此要保證W2不能太小。
[0037]而在改變N型方形漂移區(qū)的邊長胃2時，第一N型發(fā)射極區(qū)的長度越長，等效溝道長度越長，電子的注入效率也就越高，導(dǎo)通電流密度增大。但第一 N型發(fā)射極區(qū)越大，JEFT區(qū)的電阻也就越大，當(dāng)?shù)谝?N型發(fā)射極區(qū)的長度太大，Rjeft將無法忽略，使總的導(dǎo)通電阻增大，導(dǎo)通電流密度減小，因此第一 N型發(fā)射極區(qū)的長度有一定限制，不能無限制增大。
[0038]為了驗證本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本專利通過半導(dǎo)體器件仿真軟件SentaurusTcad對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比仿真，如圖8?圖11所示。圖8為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在相同電流密度情況下的開態(tài)BV，由圖可見本發(fā)明結(jié)構(gòu)器件在相同電流密度情況下的開態(tài)BV值更高，即對應(yīng)著其安全工作區(qū)更寬，在高壓大電流的情況下可靠性更強(qiáng)。圖9為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)器件的耐壓比較圖，由圖可見本發(fā)明結(jié)構(gòu)的耐壓與傳統(tǒng)器件相同，在提高器件的電流密度，并且提高了器件的閂鎖抑制能力的情況下，器件的耐壓沒有損失。圖10中，W2SN型方形漂移區(qū)的邊長。圖10表明了本發(fā)明結(jié)構(gòu)的N型方形漂移區(qū)邊長值W2變化時的歸一化電流密度值，由圖可見當(dāng)N型方形漂移區(qū)的邊長W2減小，Rjeft將增大，W2小到一定程度時，Rjeft將無法忽略，此時總的導(dǎo)通電阻增大，導(dǎo)通電流密度減小，因此要保證W2的值不能太??；當(dāng)N型方形漂移區(qū)的邊長W2太大時，外凸方形區(qū)域的邊長1減小，單位尺寸的等效溝道長度減小，電子注入效率減小，導(dǎo)通電流密度減小，因此N型方形漂移區(qū)的邊長胃2不能太大。圖11為本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1-V曲線對比圖，由圖可知本發(fā)明結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通電流能力比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)。
[0039]故本發(fā)明器件在顯著提高器件的導(dǎo)通電流密度的基礎(chǔ)上，又提高了器件的閂鎖抑制能力，擴(kuò)展了其安全工作區(qū)，使得其更適合工作在高壓大電流的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中。
【主權(quán)項】
1.一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，包括:P型襯底(I)，在P型襯底(I)上設(shè)有埋氧(2)，在埋氧(2)上設(shè)有N型漂移區(qū)(3)，在N型漂移區(qū)(3)的兩側(cè)分別設(shè)有N型緩沖區(qū)(4)和P型體區(qū)(14)，在N型緩沖區(qū)(4)內(nèi)有重?fù)诫s的P型集電極區(qū)(5)，重?fù)诫s的P型集電極區(qū)(5)上連接有集電極金屬(21)，在P型體區(qū)(14)內(nèi)設(shè)有重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)(8)，在重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)(8)的周邊設(shè)有重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)(9)，在上述重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)(8)和重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)(9)上連接有發(fā)射極金屬(18)，在N型漂移區(qū)(3)的上方設(shè)有場氧層(6)，所述場氧層(6)的一側(cè)邊界落在N型緩沖區(qū)(4)的上方，另一側(cè)邊界與P型體區(qū)(14)相接，在場氧層(6)與重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)(9)之間設(shè)有柵氧化層(10)，在柵氧化層(10)表面設(shè)有第一多晶硅層(7)且所述第一多晶硅層(7)延伸至場氧層(6)的上方，在第一多晶硅層(7)的表面連接有第一柵金屬(20)，其特征在于，在所述P型體區(qū)(14)外側(cè)設(shè)有縱向溝槽(11)，在縱向溝槽(11)內(nèi)設(shè)有由二氧化硅或其它耐壓介質(zhì)包裹的第二多晶硅層(12)，在第二多晶硅層(12)上連接有第二柵金屬(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，在所述P型體區(qū)(14)內(nèi)設(shè)有P型埋層(13)，且所述P型埋層(13)位于重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)(8)的下方。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)(8)由呈直線排列的重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體構(gòu)成，相鄰重?fù)诫s的P型發(fā)射極區(qū)塊體之間的重?fù)诫s的N型發(fā)射區(qū)(9)向內(nèi)凹陷，柵氧化層(10)及第一多晶硅層(7)突入并延伸占據(jù)所述凹陷區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管器件，其特征在于，所述P型埋層(13)的濃度高于P型體區(qū)(14)。
【文檔編號】H01L29/06GK105826367SQ201610158757
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】孫偉鋒, 黃薛佺, 黃超, 張龍, 祝靖, 陸生禮, 時龍興
【申請人】東南大學(xué)