專利名稱：一種槽柵soi ligbt器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)。
背景技術(shù)：
橫向絕緣柵雙極型晶體管LIGBT (Lateral Insulated-Gate Bipolar Transistor)常用于高壓功率驅(qū)動集成電路的輸出級，以改進(jìn)橫向雙擴(kuò) 散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管LDMOS (Lateral Double-diffused MOSFET)耐壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾。SOI技術(shù)以其理想的介質(zhì)隔 離性能、相對簡單的介質(zhì)隔離工藝、使得SOI器件具有寄生效應(yīng)小、 速度快、功耗低、集成度高、抗輻照能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?；赟OI技術(shù)的 可集成LIGBT器件，由于有源器件與材料襯底和其他高低壓器件間采 用完全的介質(zhì)隔離，有利于避免LIGBT器件發(fā)生閂鎖效應(yīng)，且器件易 作為高端或低端開關(guān)與其他高低壓器件一起單片集成于高壓功率集 成電路中。
圖1給出了傳統(tǒng)n溝道LIGBT器件結(jié)構(gòu)圖。其中，1為P型或N型 襯底，2為埋氧層，6為N型漂移區(qū)，3為與N型漂移區(qū)6摻雜類型相 同的N型緩沖層，4為陽極P+區(qū)，其上有陽極金屬5， 7為場氧化層， 8為金屬前介質(zhì)層，12為多晶硅柵，13為LIGBT器件柵氧化層，15 為多晶硅柵金屬，14為器件P型溝道區(qū)，9為濃度較P型溝道區(qū)14高 的P型區(qū)，10為P+區(qū)，11為N+區(qū)，P+區(qū)10和N+區(qū)11與陰極金屬16 相接。與LDMOS相比，LIGBT有陽極P+區(qū)4， P+區(qū)4與N型緩沖層3、N型漂移區(qū)6、 P型溝道區(qū)14和N+區(qū)11構(gòu)成寄生晶閘管結(jié)構(gòu)，大電流 工作時易于發(fā)生閂鎖效應(yīng)，使得LIGBT失去柵控能力，器件失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種槽柵SOI LIGBT器件， 能夠避免寄生NPN管開啟，防止LIGBT器件發(fā)生閂鎖效應(yīng)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，槽柵SOI LIGBT器 件，包括襯底、埋氧層、N型緩沖層、陽極P+區(qū)、陽極金屬、N型漂 移區(qū)、場氧化層、金屬前介質(zhì)層、P+區(qū)、N+區(qū)、多晶硅槽柵、LIGBT 器件柵氧化層、P型溝道區(qū)、多晶硅槽柵金屬和陰極金屬，陰極金屬 與P+區(qū)和N+區(qū)連接，P+區(qū)位于N+區(qū)和陽極P+區(qū)之間，即N+區(qū)處于P+區(qū) 的外側(cè)，P+區(qū)處于N+區(qū)的內(nèi)側(cè)。
進(jìn)一步的說，P型溝道區(qū)內(nèi)側(cè)設(shè)置有濃度較高的P型區(qū)。多晶硅 槽柵與埋氧層相接。在N型漂移區(qū)中設(shè)置有Ptop區(qū)。
本發(fā)明的有益效果是，通過將P+區(qū)做到N+區(qū)和陽極P+區(qū)之間，使 得陽極？+區(qū)注入的空穴直接被？+區(qū)收集，減小寄生NPN管的基極電 流，避免寄生NPN管開啟，防止LIGBT器件發(fā)生閂鎖效應(yīng)。同時，多 晶硅槽柵和P型溝道區(qū)下的N型漂移區(qū)由于JFET耗盡效應(yīng)，使得陽極 加較小電壓時便能耗盡，降低了柵氧化層附近的電場強(qiáng)度，防止了熱 載流子注入到柵氧中。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是常規(guī)n溝道LIGBT器件結(jié)構(gòu)圖。圖2是作為實施例1的槽柵SOILIGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是作為實施例2的槽柵SOI LIGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是作為實施例3的槽柵SOI LIGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是作為實施例4的槽柵SOI LIGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖，即漂移區(qū)增加Ptop區(qū)所形成的 Double RESURF (Reduced SURface Field)槽柵SOI LIGBT器件。
圖中，1為P型或N型襯底，2為埋氧層，3為N型緩沖層，4為陽 極P+區(qū)，5為陽極金屬，6為N型漂移區(qū)，7為場氧化層，8為金屬前 介質(zhì)層，9為濃度較高的P型區(qū)，10為P+區(qū)，11為N+區(qū)，12為多晶硅 槽柵，13為LIGBT器件柵氧化層，14為器件P型溝道區(qū)，15為多晶 硅槽柵金屬，16為陰極金屬，17為多晶硅場板，18為Ptop區(qū)。
具體實施例方式
本發(fā)明通過將P+區(qū)10做到N+區(qū)11和陽極P+區(qū)4之間，使得陽極 P+區(qū)4注入的空穴直接被P+區(qū)10收集，從而減小由N+區(qū)11、 P型溝 道區(qū)14和N型漂移區(qū)6構(gòu)成的寄生NPN管的基極電流，使得寄生NPN 管不易開啟，避免閂鎖效應(yīng)。同時，多晶硅槽柵12禾aP型溝道區(qū)14 下的N型漂移區(qū)6由于JFET耗盡效應(yīng)，使得陽極加較小電壓時便能耗 盡，降低了柵氧化層13附近的電場強(qiáng)度，從而防止熱載流子注入到 柵氧中。
在器件導(dǎo)通時，槽柵SOI LIGBT反型溝道形成，在陽極施加正電 壓時，反型溝道中的電子電流注入到漂移區(qū)中，為由陽極P+區(qū)4、 N 型緩沖層3、 N型漂移區(qū)6、 P型區(qū)9和P+區(qū)10形成的PNP管提供基極電流，使得P+區(qū)4注入空穴至N型漂移區(qū)6，對N型漂移區(qū)6進(jìn)行電導(dǎo) 調(diào)制，降低器件的導(dǎo)通電阻。陽極P+區(qū)4注入的空穴經(jīng)N型漂移區(qū)6 后，直接由P型區(qū)9、 P+區(qū)10流出，不會使由N+區(qū)11、 P型溝道區(qū)14 和N型漂移區(qū)6構(gòu)成的寄生NPN管開啟，避免了LIGBT器件內(nèi)寄生晶 閘管的閂鎖效應(yīng)，使得本發(fā)明的槽柵SOI LIGBT具有大的安全工作 區(qū)。同時，多晶硅槽柵12和P型溝道區(qū)14下的N型漂移區(qū)6由于JFET 耗盡效應(yīng)，使得陽極加較小電壓時便能耗盡，降低了柵氧化層13附 近的電場強(qiáng)度，從而防止熱載流子注入到柵氧中，增強(qiáng)了器件的可靠 性。
實施例1:
參見圖2。其中，陽極P+區(qū)4與陽極金屬5連接，P型區(qū)9的濃度 較P型溝道區(qū)14高，P+區(qū)10和N+區(qū)11與陰極金屬16相接。N+區(qū)11 通過LIGBT器件柵氧化層與多晶硅槽柵12連接，多晶硅槽柵12與多 晶硅槽柵金屬15連接。
實施例2:
參見圖3。本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例的多晶硅 槽柵12與埋氧層2相接，借助JFET效應(yīng)，增強(qiáng)P型溝道區(qū)14下的 N型漂移區(qū)6耗盡，進(jìn)一步降低了柵氧化層13附近的電場強(qiáng)度。
實施例3:
參見圖4。本實施例的P型區(qū)9由P型溝道區(qū)14同時形成，從而 節(jié)約掩模版數(shù)，減少工藝復(fù)雜度。 實施例4:參見圖5。本實施例是帶有多晶硅場板17的槽柵SOI LIGBT器 件，在金屬前介質(zhì)層內(nèi)設(shè)置有多晶硅場板17。通過采用場板技術(shù)改 善器件承受高壓時的漂移區(qū)表面電場分布，改善了器件的擊穿特性。
實施例5:
參見圖6。本實施例為漂移區(qū)增加Ptop區(qū)18的雙RESURF槽柵 SOI LIGBT器件，在N型漂移區(qū)6中增加Ptop區(qū)18，優(yōu)化器件承受 高壓時的表面場分布。Ptop區(qū)18位于場氧化層7下的N型漂移區(qū)6 中。
權(quán)利要求
1、一種槽柵SOI LIGBT器件，包括襯底(1)、埋氧層(2)、N型緩沖層(3)、陽極P+區(qū)(4)、陽極金屬(5)、N型漂移區(qū)(6)、場氧化層(7)、金屬前介質(zhì)層(8)、P+區(qū)(10)、N+區(qū)(11)、多晶硅槽柵(12)、LIGBT器件柵氧化層(13)、P型溝道區(qū)(14)、多晶硅槽柵金屬(15)和陰極金屬(16)，陰極金屬(16)與P+區(qū)(10)和N+區(qū)(11)連接，其特征在于，P+區(qū)(10)位于N+區(qū)(11)和陽極P+區(qū)(4)之間。
2、 如權(quán)利要求l所述的槽柵SOI LIGBT器件，其特征在于，P 型溝道區(qū)(14)內(nèi)側(cè)設(shè)置有濃度較高的P型區(qū)(9)。
3、 如權(quán)利要求1所述的槽柵SOILIGBT器件，其特征在于，多 晶硅槽柵(12)與埋氧層(2)相接。
4、 如權(quán)利要求l所述的槽柵SOILIGBT器件，其特征在于，在 金屬前介質(zhì)層(8)內(nèi)設(shè)置有多晶硅場板(17)。
5、 如權(quán)利要求l所述的槽柵SOILIGBT器件，其特征在于，在 N型漂移區(qū)(6)中設(shè)置有Ptop區(qū)(18)。
全文摘要
一種槽柵SOI LIGBT器件，涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)。本發(fā)明包括襯底、埋氧層、N型緩沖層、陽極P⁺區(qū)、陽極金屬、N型漂移區(qū)、場氧化層、金屬前介質(zhì)層、P⁺區(qū)、N⁺區(qū)、多晶硅槽柵、LIGBT器件柵氧化層、P型溝道區(qū)、多晶硅槽柵金屬和陰極金屬，陰極金屬與P⁺區(qū)和N⁺區(qū)連接，P⁺區(qū)10位于N⁺區(qū)11和陽極P⁺區(qū)4之間。本發(fā)明降低了柵氧化層附近的電場強(qiáng)度，防止了熱載流子注入到柵氧中，增強(qiáng)了器件的可靠性。
文檔編號H01L29/02GK101419981SQ20081014777
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者明 喬, 劉新新, 波 張, 帆 楊, 波 羅 申請人:電子科技大學(xué)