專利名稱：一種大電流n型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體來說，是一種適用于高壓應(yīng)用的能夠提高電流密度的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，適用于等離子平板顯示設(shè)備、半橋驅(qū)動電路以及汽車生產(chǎn)領(lǐng)域等驅(qū)動芯片。
背景技術(shù)：
隨著電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件作為電子電力系統(tǒng)中能量控制和轉(zhuǎn)化的基本電子元器件，受到越來越多的關(guān)注。提高功率半導(dǎo)體器件性能的技術(shù)要求主要體現(xiàn)在器件的可集成性、高耐壓、大電流和與低壓電路部分的良好的隔離能力這些方面。功率半導(dǎo)體器件具體的種類決定功率集成電路處理高電壓、大電流能力的大小，另外功率半 導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和制造工藝也是重要的影響因素。隨著功率半導(dǎo)體器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高，80年代出現(xiàn)的絕緣柵雙極型器件集高壓三極管的大電流處理能力和絕緣柵場效應(yīng)晶體管柵壓控制特性于一身，具有高的輸入阻抗、高的開關(guān)速度、小的驅(qū)動功率，大的電流驅(qū)動能力和低的導(dǎo)通阻抗等優(yōu)點(diǎn)，是近乎理想的功率半導(dǎo)體器件，具有廣泛的發(fā)展和應(yīng)用前景。功率半導(dǎo)體器件的可集成性、高耐壓、大電流的需求解決后，它的隔離性成為主要矛盾。在這種形勢下絕緣體上娃(Silicon On Insulator, SOI)工藝技術(shù)問世了，其獨(dú)特的絕緣埋層把器件與襯底完全隔離，在很大程度上減輕了硅器件的寄生效應(yīng)，大大提高了器件和電路的性能。絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(S0I-LIGBT)是一種典型的基于SOI工藝的器件，具有耐壓高、驅(qū)動電流能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和功率損耗低等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為功率集成電路的核心電子元件，廣泛應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型器件與縱向器件相比，電流密度不夠高，這個問題通常以加大橫向器件的面積從而獲得高的電流驅(qū)動能力解決，但是增大面積以耗費(fèi)更多的芯片面積為代價，同時增加了成本。本發(fā)明介紹了一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，與相同面積的普通絕緣體上硅N型橫向絕緣柵雙極型晶體管相比，電流密度出現(xiàn)較大幅度提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，包括P型硅襯底，在P型硅襯底上設(shè)有埋氧層，在埋氧層上設(shè)有N型外延層，在N型外延層內(nèi)設(shè)有N型中心緩沖阱區(qū)，在N型中心緩沖阱區(qū)內(nèi)順序設(shè)有第一 N型基區(qū)、P型發(fā)射區(qū)及第二 N型基區(qū)，在第一 N型基區(qū)上連接有第一基極金屬，在P型發(fā)射區(qū)上連接有發(fā)射極金屬，在第二 N型基區(qū)上連接有第二基極金屬，在N型中心緩沖阱區(qū)的兩外側(cè)分別設(shè)有第一 P型體區(qū)及第二 P型體區(qū)且第一 P型體區(qū)和第二 P型體區(qū)對稱于N型中心緩沖阱區(qū)，在第一P型體區(qū)內(nèi)順序設(shè)有第一 N型源區(qū)、第一 P型體接觸區(qū)及第二 N型源區(qū)，在第二 P型體區(qū)內(nèi)順序設(shè)有第三N型源區(qū)、第二 P型體接觸區(qū)及第四N型源區(qū)，在第一 N型源區(qū)、第一 P型體接觸區(qū)、第二 N型源區(qū)、第三N型源區(qū)、第二 P型體接觸區(qū)及第四N型源區(qū)上連接有源極金屬，在第一 P型體區(qū)外側(cè)設(shè)有第一 N型緩沖阱區(qū)，在第一 N型緩沖阱區(qū)內(nèi)設(shè)有第一 P型漏區(qū)，在第一P型漏區(qū)上連接有第一漏極金屬且第一漏極金屬與所述的第一基極金屬連接，在第二 P型體區(qū)外側(cè)設(shè)有第二 N型緩沖阱區(qū)，在第二 N型緩沖阱區(qū)內(nèi)設(shè)有第二 P型漏區(qū)，在第二P型漏區(qū)上連接有第二漏極金屬且第二漏極金屬與所述的第二基極金屬連接，在N型外延層3的表面設(shè)有第一柵氧化層、第一場氧化層、第二柵氧化層、第二場氧化層、第三柵氧化 層、第三場氧化層、第四柵氧化層及第四場氧化層，第一柵氧化層的一端與第一場氧化層的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)與第一 P型體區(qū)之間，第一柵氧化層的另一端向第二 N型源區(qū)延伸并止于第二 N型源區(qū)的外邊界，第一場氧化層的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)，第二柵氧化層的一端與第二場氧化層的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)與第二P型體區(qū)之間，第二柵氧化層的另一端向第三N型源區(qū)延伸并止于第三N型源區(qū)的外邊界，第二場氧化層的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)，第三柵氧化層的一端與第三場氧化層的一端相抵且位于第一 P型體區(qū)與第一 N型緩沖阱區(qū)之間，第三柵氧化層的另一端向第一 N型源區(qū)延伸并止于第一 N型源區(qū)的外邊界，第三場氧化層的另一端向第一 P型漏區(qū)延伸并止于第一 P型漏區(qū)的外邊界，第四柵氧化層的一端與第四場氧化層的一端相抵且位于第二 P型體區(qū)與第二 N型緩沖阱區(qū)之間，第四柵氧化層的另一端向第四N型源區(qū)延伸并止于第四N型源區(qū)的外邊界，第四場氧化層的另一端向第二 P型漏區(qū)延伸并止于第二 P型漏區(qū)的外邊界，在第一柵氧化層上設(shè)有第一多晶硅柵且第一多晶硅柵延伸至第一場氧化層的上表面，在第二柵氧化層上設(shè)有第二多晶硅柵且第二多晶硅柵延伸至第二場氧化層的上表面，在第三柵氧化層上設(shè)有第三多晶硅柵且第三多晶硅柵延伸至第三場氧化層的上表面，在第四柵氧化層上設(shè)有第四多晶硅柵且第四多晶硅柵延伸至第四場氧化層的上表面，在第一多晶硅柵、第二多晶硅柵、第三多晶硅柵及第四多晶硅柵上連接有柵極金屬，在第三場氧化層、第三多晶硅柵、第一 N型源區(qū)、第一 P型體接觸區(qū)、第二 N型源區(qū)、第一 P型漏區(qū)、第一多晶硅柵、第一場氧化層、P型發(fā)射區(qū)、第一 N型基區(qū)、第二 N型基區(qū)、第二場氧化層、第二多晶硅柵、第三N型源區(qū)、第二 P型體接觸區(qū)、第四N型源區(qū)、第四多晶硅柵、第四場氧化層及第二 P型漏區(qū)的表面設(shè)有鈍化層，在所述的N型外延層內(nèi)設(shè)有N型橫向絕緣柵雙極型晶體管，PNP型高壓雙極型晶體管和N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管，連接于所述的N型橫向絕緣柵雙極型晶體管漏極的漏極金屬通過金屬層與連接于PNP型高壓雙極型晶體管基極的基極金屬連接，并通過所述的發(fā)射極金屬輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)、本發(fā)明晶體管為對稱型結(jié)構(gòu)，其中包括左右對稱的第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管、第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管、第一 PNP型高壓雙極型晶體管、第二PNP型高壓雙極型晶體管、第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管及第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管，第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管、第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管、第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管及第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的源極區(qū)和第一 PNP型高壓雙極型晶體管及第二 PNP型高壓雙極型晶體管的集電區(qū)通過金屬層連接在一起，通過金屬層分別將第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏極和第一PNP型高壓雙極型晶體管基極連接在一起，第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏極和第二 PNP型高壓雙極型晶體管基極連接在一起，以第一 PNP型高壓雙極型晶體管及第二 PNP型高壓雙極型晶體管的發(fā)射極作為輸出。晶體管的結(jié)構(gòu)參見附圖2。采用這種結(jié)構(gòu)，使得第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏極電流和第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管的漏極電流匯聚形成第一 PNP型高壓雙極型晶體管的基極電流，第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏極電流和第二N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管的漏極電流匯聚形成第二 PNP型高壓雙極型晶體管的基極電流，經(jīng)PNP型高壓雙極型晶體管的放大作用，從PNP型高壓雙極型晶體管發(fā)射極輸出的電流將對基極電流進(jìn)行放大，從而提高整個器件的電流密度。晶體管的等效電路圖參見附圖3，圖4顯示了本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管與相同面積的一般N型絕緣柵雙極型晶體管的電流密度的比較，從圖中可以看出，本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的電流密度相比一般N型絕緣柵雙極型晶體管，電流密度有25%以上幅度的提高。(2)、本發(fā)明器件在提高電流密度的同時，與傳統(tǒng)器件相比，并不增加器件原來的 版圖面積。(3)、本發(fā)明器件在提高電流密度的同時，并不影響器件的耐壓水平，器件的基本性能要求仍能滿足要求。圖5顯示了本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管與相同面積的一般的N型絕緣柵雙極型晶體管的關(guān)態(tài)擊穿電壓比較圖，圖中可見本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的關(guān)態(tài)擊穿電壓可以保持與相同面積的一般N型絕緣柵雙極型晶體管一致。(4)、本發(fā)明器件采用SOI工藝，制作并不需要額外工藝步驟，與現(xiàn)有的CMOS工藝
完全兼容。


圖I所示為傳統(tǒng)的N型絕緣體上娃橫向絕緣柵雙極型晶體管剖面結(jié)構(gòu)。圖2所示為本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管剖面結(jié)構(gòu)。圖3是本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的等效電路圖。圖4是本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管與相同面積的傳統(tǒng)的絕緣體上硅N型絕緣柵雙極型晶體管的漏極電流密度比較圖。圖5是本發(fā)明的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管關(guān)態(tài)反向擊穿電壓和傳統(tǒng)的絕緣體上硅N型絕緣柵雙極型晶體管的關(guān)態(tài)反向擊穿電壓比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖2，對本發(fā)明做詳細(xì)說明，一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，包括P型襯底1，在P型襯底I上設(shè)有埋氧層2，在埋氧層2上設(shè)有N型外延層3，在N型外延層3內(nèi)設(shè)有N型中心緩沖阱區(qū)22，其特征在于，在N型中心緩沖阱區(qū)22內(nèi)順序設(shè)有第一 N型基區(qū)19、P型發(fā)射區(qū)20及第二 N型基區(qū)19’，在第一 N型基區(qū)19上連接有第一基極金屬18，在P型發(fā)射區(qū)20上連接有發(fā)射極金屬21，在第二 N型基區(qū)19’上連接有第二基極金屬18’，在N型中心緩沖阱區(qū)22的兩外側(cè)分別設(shè)有第一 P型體區(qū)16及第二 P型體區(qū)16’且第一 P型體區(qū)16和第二 P型體區(qū)16’對稱于N型中心緩沖阱區(qū)22，在第一 P型體區(qū)16內(nèi)順序設(shè)有第一 N型源區(qū)13、第一 P型體接觸區(qū)14及第二 N型源區(qū)15，在第二 P型體區(qū)16’內(nèi)順序設(shè)有第三N型源區(qū)13’、第二 P型體接觸區(qū)14’及第四N型源區(qū)15’，在第一 N型源區(qū)13、第一 P型體接觸區(qū)14、第二 N型源區(qū)15、第三N型源區(qū)13’、第二 P型體接觸區(qū)14’及第四N型源區(qū)15’上連接有源極金屬12，在第一 P型體區(qū)16外側(cè)設(shè)有第一 N型緩沖阱區(qū)4，在第一 N型緩沖阱區(qū)4內(nèi)設(shè)有第一 P型漏區(qū)5，在第一 P型漏區(qū)5上連接有第一漏極金屬6且第一漏極金屬6與所述的第一基極金屬18連接，在第二 P型體區(qū)16’夕卜側(cè)設(shè)有第二 N型緩沖阱區(qū)4’，在第二 N型緩沖阱區(qū)4’設(shè)有第二 P型漏區(qū)5’，在第二 P型漏區(qū)5’上連接有第二漏極金屬6’且第二漏極金屬6’與所述的第二基極金屬18’連接，在N型外延層3的表面設(shè)有第一柵氧化層24、第一場氧化層26、第二柵氧化層24’、第二場氧化層26’、第三柵氧化層11、第三場氧化層8、第四柵氧化層11’及第四場氧化層8’，第一柵氧化層24的一端與第一場氧化層26的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)22與第一 P型體區(qū)16之間，第一柵氧化層24的另一端向第二 N型源區(qū)15延伸并止于·第二 N型源區(qū)15的外邊界，第一場氧化層26的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)22，第二柵氧化層24’的一端與第二場氧化層26’的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)22與第二 P型體區(qū)16’之間，第二柵氧化層24’的另一端向第三N型源區(qū)13’延伸并止于第三N型源區(qū)13’的外邊界，第二場氧化層26’的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)22，第三柵氧化層11的一端與第三場氧化層8的一端相抵且位于第一 P型體區(qū)16與第一 N型緩沖阱區(qū)4之間，第三柵氧化層11的另一端向第一 N型源區(qū)13延伸并止于第一 N型源區(qū)13的外邊界，第三場氧化層8的另一端向第一 P型漏區(qū)5延伸并止于第一 P型漏區(qū)5的外邊界，第四柵氧化層11’的一端與第四場氧化層8，的一端相抵且位于第二 P型體區(qū)16’與第二 N型緩沖阱區(qū)4’之間，第四柵氧化層11’的另一端向第四N型源區(qū)15’延伸并止于第四N型源區(qū)15’的外邊界，第四場氧化層8’的另一端向第二 P型漏區(qū)5’延伸并止于第二 P型漏區(qū)5’的外邊界，在第一柵氧化層24上設(shè)有第一多晶娃柵25且第一多晶娃柵25延伸至第一場氧化層26的上表面，在第二柵氧化層24’上設(shè)有第二多晶硅柵25’且第二多晶硅柵25’延伸至第二場氧化層26’的上表面，在第三柵氧化層11上設(shè)有第三多晶硅柵10且第三多晶硅柵10延伸至第三場氧化層8的上表面，在第四柵氧化層11’上設(shè)有第四多晶硅柵10’且第四多晶硅柵10’延伸至第四場氧化層8，的上表面，在第一多晶硅柵25、第二多晶硅柵25’、第三多晶硅柵10及第四多晶硅柵10’上連接有柵極金屬17，在第三場氧化層8、第三多晶硅柵10、第一 N型源區(qū)13、第一 P型體接觸區(qū)14、第二 N型源區(qū)15、及第一 P型漏區(qū)5、第一多晶硅柵25、第一場氧化層26、P型發(fā)射區(qū)20、第一 N型基區(qū)19、第二 N型基區(qū)19’、第二場氧化層26’、第二多晶硅柵25’、第三N型源區(qū)13’、第二 P型體接觸區(qū)14’、第四N型源區(qū)15’、第四多晶硅柵10’、第四場氧化層8，及第二 P型漏區(qū)5’的表面設(shè)有鈍化層7。所述的N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的P型發(fā)射區(qū)20與第一 N型基區(qū)19、第二 N型基區(qū)19’的間距為I微米微米，第一 N型基區(qū)19與N型中心緩沖阱區(qū)22的左邊沿的間距為I微米 I微米，第二 N型基區(qū)19’與N型中心緩沖阱區(qū)22的右邊沿的間距為I微米、微米。本發(fā)明采用如下方法來制備
首先在P型襯底上進(jìn)行常規(guī)的SOI層制作，在SOI層上制作N型外延層3，然后是晶體管的制作，包括在N型外延層3上通過注入高能量磷離子，高溫退火后形成第一 N型緩沖阱區(qū)4、第二 N型緩沖阱區(qū)4’及N型中心緩沖阱區(qū)22，通過高能量硼離子注入，高溫退火形成第一 P型體區(qū)16及第二 P型體區(qū)16’，高溫下生長第一場氧化層26、第二場氧化層26’、第三場氧化層8及第四場氧化層8’，接下來是第三柵氧化層11、第一柵氧化層24、第二柵氧化層24’及第四柵氧化層11’的生長，之后淀積第三多晶硅柵10、第一多晶硅柵25、第二多晶硅柵25’及第四多晶硅柵10’，刻蝕出多晶硅柵，通過高劑量的硼離子和磷離子注入，制作重?fù)诫s的第一 P型漏區(qū)5、第一 N型源區(qū)13、第一 P型體接觸區(qū)14、第二 N型源區(qū)15、第一N型基區(qū)19、P型發(fā)射區(qū)20、第二 N型基區(qū)19’、第三N型源區(qū)13’、第二 P型體接觸區(qū)14’、第四N型源區(qū)15’及第二 P型漏區(qū)5’ ，淀積二氧化硅，刻蝕電極接觸區(qū)后淀積金屬，再刻蝕金屬并引出電極，最后進(jìn)行鈍化處理。
權(quán)利要求
1.一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，包括P型硅襯底(1)，在P型硅襯底(I)上設(shè)有埋氧層(2 )，在埋氧層(2 )上設(shè)有N型外延層(3 )，在N型外延層(3 )內(nèi)設(shè)有N型中心緩沖阱區(qū)(22)，在N型中心緩沖阱區(qū)(22)內(nèi)設(shè)有P型發(fā)射區(qū)(20)，在P型發(fā)射區(qū)(20)上連接有發(fā)射極金屬(21)，其特征在于，在N型中心緩沖阱區(qū)(22)內(nèi)設(shè)有第一 N型基區(qū)(19)及第二 N型基區(qū)(19’)，所述第一 N型基區(qū)(19)與第二 N型基區(qū)(19’)分別位于P型發(fā)射區(qū)(20)的兩外側(cè)且對稱于P型發(fā)射區(qū)(20)，在第一 N型基區(qū)(19)上連接有第一基極金屬(18)，在第二 N型基區(qū)(19’)上連接有第二基極金屬(18’)，在N型中心緩沖阱區(qū)(22)的兩外側(cè)分別設(shè)有第一 P型體區(qū)(16)及第二 P型體區(qū)(16’)且第一 P型體區(qū)(16)和第二 P型體區(qū)(16’)對稱于N型中心緩沖阱區(qū)(22)，在第一 P型體區(qū)(16)內(nèi)順序設(shè)有第一N型源區(qū)(13)、第一 P型體接觸區(qū)(14)及第二 N型源區(qū)(15)，在第二 P型體區(qū)(16’)內(nèi)順序設(shè)有第三N型源區(qū)(13’)、第二 P型體接觸區(qū)(14’)及第四N型源區(qū)(15’)，在第一 N型源區(qū)(13)、第一 P型體接觸區(qū)(14)、第二 N型源區(qū)(15)、第三N型源區(qū)(13’)、第二 P型體接觸區(qū)(14’)及第四N型源區(qū)(15’)上連接有源極金屬(12)，在第一 P型體區(qū)(16)外側(cè)設(shè)有第一N型緩沖阱區(qū)(4)，在第一 N型緩沖阱區(qū)(4)內(nèi)設(shè)有第一 P型漏區(qū)(5)，在第一 P型漏區(qū)(5)上連接有第一漏極金屬(6)且第一漏極金屬(6)與所述的第一基極金屬(18)連接，在第二P型體區(qū)(16’)外側(cè)設(shè)有第二 N型緩沖阱區(qū)(4’)，在第二 N型緩沖阱區(qū)(4’ )內(nèi)設(shè)有第二 P型漏區(qū)(5’)，在第二 P型漏區(qū)(5’ )上連接有第二漏極金屬(6’ )且第二漏極金屬(6’ )與所述的第二基極金屬(18’)連接，并且，第一 N型緩沖阱區(qū)(4)和第二 N型緩沖阱區(qū)(4’)對稱于N型中心緩沖阱區(qū)(22)，在N型外延層(3)的表面設(shè)有第一柵氧化層(24)、第一場氧化層(26)、第二柵氧化層(24’)、第二場氧化層(26’)、第三柵氧化層(11)、第三場氧化層(8)、第四柵氧化層(11’)及第四場氧化層(8’)，第一柵氧化層(24)的一端與第一場氧化層(26)的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)(22)與第一 P型體區(qū)(16)之間，第一柵氧化層(24)的另一端向第二 N型源區(qū)(15)延伸并止于第二 N型源區(qū)(15)的外邊界，第一場氧化層(26)的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)(22)，第二柵氧化層(24’ )的一端與第二場氧化層(26’ )的一端相抵且位于N型中心緩沖阱區(qū)(22)與第二 P型體區(qū)(16’ )之間，第二柵氧化層(24’)的另一端向第三N型源區(qū)(13’)延伸并止于第三N型源區(qū)(13’)的外邊界，第二場氧化層(26’)的另一端延伸并進(jìn)入N型中心緩沖阱區(qū)(22)，第三柵氧化層(11)的一端與第三場氧化層(8)的一端相抵且位于第一 P型體區(qū)(16)與第一 N型緩沖阱區(qū)(4)之間，第三柵氧化層(11)的另一端向第一 N型源區(qū)(13)延伸并止于第一 N型源區(qū)(13)的外邊界，第三場氧化層(8)的另一端向第一 P型漏區(qū)(5)延伸并止于第一 P型漏區(qū)(5)的外邊界，第四柵氧化層(11’)的一端與第四場氧化層(8’ )的一端相抵且位于第二 P型體區(qū)(16’)與第二N型緩沖阱區(qū)(4’)之間，第四柵氧化層(11’)的另一端向第四N型源區(qū)(15’)延伸并止于第四N型源區(qū)(15’)的外邊界，第四場氧化層(8’)的另一端向第二 P型漏區(qū)(5’)延伸并止于第二 P型漏區(qū)(5’)的外邊界，在第一柵氧化層(24)上設(shè)有第一多晶硅柵(25)且第一多晶硅柵(25 )延伸至第一場氧化層(26 )的上表面，在第二柵氧化層(24’)上設(shè)有第二多晶硅柵(25’)且第二多晶硅柵(25’)延伸至第二場氧化層(26’)的上表面，在第三柵氧化層(11)上設(shè)有第三多晶硅柵(10)且第三多晶硅柵(10)延伸至第三場氧化層(8)的上表面，在第四柵氧化層(11’)上設(shè)有第四多晶硅柵(10’)且第四多晶硅柵(10’)延伸至第四場氧化層(8’)的上表面，在第一多晶硅柵(25)、第二多晶硅柵(25’)、第三多晶硅柵(10)及第四多晶硅柵(10’)上連接有柵極金屬(17)，在第三場氧化層(8)、第三多晶硅柵(10)、第一 N型源區(qū)(13)、第一 P型體接觸區(qū)(14)第二 N型源區(qū)(15)、第一 P型漏區(qū)(5)、第一多晶硅柵(25)、第一場氧化層(26)、P型發(fā)射區(qū)(20)、第一 N型基區(qū)(19)、第二 N型基區(qū)(19’)、第二場氧化層(26’)、第二多晶硅柵(25’)、第三N型源區(qū)(13’)、第二 P型體接觸區(qū)(14’)、第四N型源區(qū)(15’)、第四多晶硅柵(10’)、第四場氧化層(8’)及第二 P型漏區(qū)(5’)的表面設(shè)有鈍化層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，晶體管為對稱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管、第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管、第一 PNP型高壓雙極型晶體管、第二 PNP型高壓雙極型晶體管、第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管及第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管，所述第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管與第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管分別位于N型中心緩沖阱區(qū)(22)的兩外側(cè)且對稱于N型中心緩沖阱區(qū)(22)，所述第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏區(qū)采用所述第一 P型漏區(qū)(5)，源區(qū)采用所述第一 N型源區(qū)(13)，所述第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的漏區(qū)采用所述第二 P型漏區(qū)(5’)，源區(qū)采用所述第四N型源區(qū)(15’)，所述第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管與第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化 層場效應(yīng)晶體管分別位于P型發(fā)射區(qū)(20)兩外側(cè)且對稱于P型發(fā)射區(qū)(20)，所述第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管的漏區(qū)采用所述第一 N型基區(qū)(19)，源區(qū)采用所述第二 N型源區(qū)(15)，所述第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管的漏區(qū)采用所述第二N型基區(qū)(19’)，源區(qū)采用所述第三N型源區(qū)(13’)，所述第一 PNP型高壓雙極型晶體管發(fā)射區(qū)采用所述P型發(fā)射區(qū)(20)，基區(qū)采用所述第一 N型基區(qū)(19)，集電區(qū)采用所述第一 P型體接觸區(qū)(14)，所述第一 P型體接觸區(qū)(14)同時為所述的第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管及第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管的體接觸區(qū)，所述第二 PNP型高壓雙極型晶體管發(fā)射區(qū)采用所述P型發(fā)射區(qū)(20)，基區(qū)采用所述第二 N型基區(qū)(19’)，集電區(qū)采用所述第二 P型體接觸區(qū)(14’)，所述第二 P型體接觸區(qū)(14’)同時為所述的第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管及第二N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的體接觸區(qū)，所述第一N型橫向絕緣柵雙極型晶體管、第一 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管、第二 N型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化層場效應(yīng)晶體管及第二N型橫向絕緣柵雙極型晶體管的柵極通過柵極金屬(17)引出，所述第一 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管第一漏極金屬(6)通過金屬層與所述第一 PNP型高壓雙極型晶體管第一基極金屬(18)連接，所述第二 N型橫向絕緣柵雙極型晶體管第二漏極金屬(6’)通過金屬層與所述第二 PNP型高壓雙極型晶體管第二基極金屬(18’)連接，并通過所述的發(fā)射極金屬(21)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，P型發(fā)射區(qū)(20)與第一 N型基區(qū)(19)、第二 N型基區(qū)(19’)的間距為I微米微米，第一 N型基區(qū)(19)與N型中心緩沖阱區(qū)(22)的左邊沿的間距為I微米 2微米，第二 N型基區(qū)(19’)與N型中心緩沖阱區(qū)(22)的右邊沿的間距為I微米微米。
全文摘要
一種大電流N型絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，包括P型襯底，在P型襯底上設(shè)有埋氧層，在埋氧層上設(shè)有N型外延層，在N型外延層內(nèi)部設(shè)有N型緩沖阱區(qū)、P型體區(qū)和N型中心緩沖阱區(qū)，在N型緩沖阱區(qū)內(nèi)設(shè)有P型漏區(qū)，在P型體區(qū)中設(shè)有N型源區(qū)和P型體接觸區(qū)，在N型中心緩沖阱區(qū)內(nèi)設(shè)有N型基區(qū)和P型發(fā)射區(qū)，在N型外延層的表面設(shè)有柵氧化層和場氧化層，在柵氧化層的表面設(shè)有多晶硅柵，晶體管表面一定范圍內(nèi)還設(shè)有鈍化層和金屬層，其特征在于，晶體管為對稱型結(jié)構(gòu)，P型漏區(qū)上的漏極金屬分別與對應(yīng)的N型基區(qū)上的基極金屬通過金屬層連通，并從P型發(fā)射區(qū)輸出，這種結(jié)構(gòu)可以在不增加晶體管面積的基礎(chǔ)上有效提高電流密度。
文檔編號H01L29/739GK102956636SQ20121034301
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者劉斯揚(yáng), 徐安安, 黃棟, 錢欽松, 孫偉鋒, 陸生禮, 時龍興 申請人:東南大學(xué)