專利名稱：一種具有p埋層的橫向溝道soi ligbt器件單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有P埋層的橫向溝道SOI (絕緣層上的硅)LIGBT (橫向絕緣柵雙極晶體管)器件單元。
背景技術(shù)：
SOI LIGBT器件由于其較小的體積、重量，較高的工作溫度和較強的抗輻照能力， 較低的成本和較高的可靠性，作為無觸點功率電子開關(guān)或功率驅(qū)動器在智能電力電子、高溫環(huán)境電力電子、空間電力電子和交通工具電力電子等技術(shù)等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。常規(guī) SOI LIGBT是在SOI襯底的n_漂移區(qū)上形成場氧化層；在近陰極區(qū)端采用雙離子注入多晶硅自對準(zhǔn)摻雜技術(shù)形成短溝道nMOSFET及多晶硅柵極與柵場板，附加P+離子注入摻雜實現(xiàn) p-well阱歐姆接觸；由多晶硅柵引出柵極金屬引線，n+p+區(qū)引出陰極金屬引線；在近陽極端通過磷離子注入摻雜形成η型緩沖區(qū)，在該η型緩沖區(qū)內(nèi)進(jìn)行兩步ρ型雜質(zhì)注入形成輕摻雜P陽極區(qū)及其P+重?fù)诫s第二 P阱歐姆接觸區(qū)，并引出陽極金屬引線與陽極金屬場板。該 SOI LIGBT器件是在均勻摻雜的頂層硅膜上外延η—漂移區(qū)。這種器件結(jié)構(gòu)的縱向耐壓不高，很容易優(yōu)先縱向擊穿，嚴(yán)重限制器件橫向耐壓的改善；采用厚隱埋氧化層提高縱向耐壓時會嚴(yán)重加劇自加熱效應(yīng)，導(dǎo)致器件熱特性明顯惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有很高縱向耐壓的SOI LIGBT器件單元，從而在無需厚隱埋氧化層條件下顯著改善SOI LIGBT器件的縱向擊穿特性，并為進(jìn)一步改善器件橫向耐壓創(chuàng)造條件；同時確保器件具有優(yōu)良的熱特性。本發(fā)明包括ρ型半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、ρ埋層區(qū)、η型輕摻雜漂移區(qū)，隱埋氧化層覆蓋在P型半導(dǎo)體襯底上，P埋層區(qū)覆蓋在隱埋氧化層上，η型輕摻雜漂移區(qū)覆蓋在P埋層區(qū)上。在η型輕摻雜漂移區(qū)頂部兩側(cè)分別嵌入第一 ρ型阱區(qū)和η型緩沖區(qū)，其中第一 P 型阱區(qū)為P型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)；第一 P型阱區(qū)的頂部嵌入η型陰極區(qū)和第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)，η型陰極區(qū)和第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)相接，η型陰極區(qū)設(shè)置在第一 P阱歐姆接觸區(qū)與η型緩沖區(qū)之間；η型緩沖區(qū)的頂部嵌入第二 P型阱區(qū)和陽極短路點區(qū)，第二 P型阱區(qū)和陽極短路點區(qū)相接，第二 P型阱區(qū)設(shè)置在陽極短路點區(qū)與第一 P型阱區(qū)之間，其中第二 P型阱區(qū)為P型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，陽極短路點區(qū)為η型重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)；第二 P型阱區(qū)的頂部嵌入第二 P阱歐姆接觸區(qū)，第二 P阱歐姆接觸區(qū)與陽極短路點區(qū)相接。第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)的頂部設(shè)置有陰極金屬電極，陽極短路點區(qū)的頂部設(shè)置有陽極金屬電極，η型陰極區(qū)的頂部設(shè)置有第一場氧化層，η型輕摻雜漂移區(qū)的頂部設(shè)置有第二場氧化層，第一 P型阱區(qū)的頂部設(shè)置有柵氧化層，柵氧化層的頂部設(shè)置有η型多晶硅柵極； 陰極金屬電極覆蓋了相鄰的第一P阱歐姆接觸區(qū)的頂部，以及η型陰極區(qū)頂部的一部分；柵氧化層覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)頂部的一部分、第一 ρ型阱區(qū)的頂部，以及η型輕摻雜漂移區(qū)頂部的一部分；第二場氧化層覆蓋了相鄰的η型輕摻雜漂移區(qū)頂部的一部分、η型緩沖區(qū)的頂部、第二 P型阱區(qū)的頂部，以及第二 P阱歐姆接觸區(qū)頂部的一部分；陽極金屬電極覆蓋了相鄰的陽極短路點區(qū)的頂部，第二 P阱歐姆接觸區(qū)頂部的一部分，以及第二場氧化層頂部的一部分；η型多晶硅柵極覆蓋了相鄰的柵氧化層的頂部，以及第二場氧化層頂部的一部分；第一場氧化層覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)頂部的一部分、η型多晶硅柵極的頂部，以及第二場氧化層頂部的一部分，第一場氧化層分別與陰極金屬電極和柵氧化層相接。本發(fā)明由于采用隱埋P型層，極大的提高了器件的縱向耐壓，改善了器件的縱向擊穿特性，從而大大拓展了器件橫向耐壓的改進(jìn)空間，使器件能夠適應(yīng)更高壓，更大電流的工作條件；同時有利于通過減薄隱埋氧化層進(jìn)一步減弱器件的自加熱效應(yīng)，改善器件的熱特性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視圖3為圖1的A-A截面示意圖； 圖4為圖1的B-B截面示意圖。
具體實施例方式如圖1、2、3和4所示，一種具有P埋層的橫向溝道SOI LIGBT器件單元，包括ρ型半導(dǎo)體襯底1、隱埋氧化層2、ρ埋層區(qū)3、η型輕摻雜漂移區(qū)4，隱埋氧化層2覆蓋在ρ型半導(dǎo)體襯底1上，P埋層區(qū)3覆蓋在隱埋氧化層2上，η型輕摻雜漂移區(qū)4覆蓋在ρ埋層區(qū)3 上。在η型輕摻雜漂移區(qū)4頂部兩側(cè)分別嵌入第一 ρ型阱區(qū)5和η型緩沖區(qū)16，其中第一 P型阱區(qū)5為P型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)16為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)；第一 P型阱區(qū)5的頂部嵌入η型陰極區(qū)6和第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)7，η型陰極區(qū)6和第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)7相接，η型陰極區(qū)6設(shè)置在第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)7與η型緩沖區(qū)16之間；η型緩沖區(qū)16的頂部嵌入第二 ρ型阱區(qū)15和陽極短路點區(qū)14，第二 ρ型阱區(qū)15和陽極短路點區(qū) 14相接，第二 ρ型阱區(qū)15設(shè)置在陽極短路點區(qū)14與第一 ρ型阱區(qū)5之間，其中第二 ρ型阱區(qū)15為ρ型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，陽極短路點區(qū)14為η型重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)；第二 ρ型阱區(qū) 15的頂部嵌入第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)13，第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)13與陽極短路點區(qū)14相接。第一 P阱歐姆接觸區(qū)7的頂部設(shè)置有陰極金屬電極9，陽極短路點區(qū)14的頂部設(shè)置有陽極金屬電極12，η型陰極區(qū)6的頂部設(shè)置有第一場氧化層8-1，η型輕摻雜漂移區(qū)4 的頂部設(shè)置有第二場氧化層8-2，第一 ρ型阱區(qū)5的頂部設(shè)置有柵氧化層10，柵氧化層10的頂部設(shè)置有η型多晶硅柵極11 ；陰極金屬電極9覆蓋了相鄰的第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)7的頂部，以及η型陰極區(qū)6頂部的一部分；柵氧化層10覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)6頂部的一部分、第一 P型阱區(qū)5的頂部，以及η型輕摻雜漂移區(qū)4頂部的一部分；第二場氧化層8-2覆蓋了相鄰的η型輕摻雜漂移區(qū)4頂部的一部分、η型緩沖區(qū)16的頂部、第二 ρ型阱區(qū)15的頂部，以及第二 P阱歐姆接觸區(qū)13頂部的一部分；陽極金屬電極12覆蓋了相鄰的陽極短路點區(qū)14的頂部，第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)13頂部的一部分，以及第二場氧化層8-2頂部的一部分；η型多晶硅柵極11覆蓋了相鄰的柵氧化層10的頂部，以及第二場氧化層8-2頂部的一部分；第一場氧化層8-1覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)6頂部的一部分、η型多晶硅柵極11的頂部，以及第二場氧化層8-2頂部的一部分，第一場氧化層8-1分別與陰極金屬電極9和柵氧化層10相接。
權(quán)利要求
1. 一種具有P埋層的橫向溝道SOI LIGBT器件單元，包括P型半導(dǎo)體襯底(1)、隱埋氧化層O)、P埋層區(qū)(3)、η型輕摻雜漂移區(qū)0)，其特征在于隱埋氧化層( 覆蓋在P型半導(dǎo)體襯底(1)上，P埋層區(qū)C3)覆蓋在隱埋氧化層(2) 上，η型輕摻雜漂移區(qū)⑷覆蓋在ρ埋層區(qū)(3)上；在η型輕摻雜漂移區(qū)(4)頂部兩側(cè)分別嵌入第一 ρ型阱區(qū)( 和η型緩沖區(qū)(16)，其中第一 P型阱區(qū)(5)為ρ型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)(16)為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)； 第一 P型阱區(qū)(5)的頂部嵌入η型陰極區(qū)(6)和第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)(7)，η型陰極區(qū)(6) 和第一 P阱歐姆接觸區(qū)(7)相接，η型陰極區(qū)(6)設(shè)置在第一 ρ阱歐姆接觸區(qū)(7)與η型緩沖區(qū)(16)之間；11型緩沖區(qū)(16)的頂部嵌入第二 ρ型阱區(qū)(15)和陽極短路點區(qū)(14)， 第二 P型阱區(qū)(15)和陽極短路點區(qū)(14)相接，第二 ρ型阱區(qū)(15)設(shè)置在陽極短路點區(qū) (14)與第一 ρ型阱區(qū)(5)之間，其中第二 ρ型阱區(qū)(15)為ρ型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，陽極短路點區(qū)(14)為η型重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)；第二 ρ型阱區(qū)(15)的頂部嵌入第二 ρ阱歐姆接觸區(qū) (13)，第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)(13)與陽極短路點區(qū)(14)相接；第一 P阱歐姆接觸區(qū)(7)的頂部設(shè)置有陰極金屬電極(9)，陽極短路點區(qū)(14)的頂部設(shè)置有陽極金屬電極(12)，η型陰極區(qū)(6)的頂部設(shè)置有第一場氧化層(8-1)，η型輕摻雜漂移區(qū)的頂部設(shè)置有第二場氧化層(8-2)，第一 ρ型阱區(qū)(5)的頂部設(shè)置有柵氧化層 (10)，柵氧化層(10)的頂部設(shè)置有η型多晶硅柵極(11)；陰極金屬電極(9)覆蓋了相鄰的第一 P阱歐姆接觸區(qū)(7)的頂部，以及η型陰極區(qū)(6)頂部的一部分；柵氧化層(10)覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)(6)頂部的一部分、第一 ρ型阱區(qū)(5)的頂部，以及η型輕摻雜漂移區(qū) (4)頂部的一部分；第二場氧化層(8- 覆蓋了相鄰的η型輕摻雜漂移區(qū)(4)頂部的一部分、η型緩沖區(qū)(16)的頂部、第二 ρ型阱區(qū)(15)的頂部，以及第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)(13)頂部的一部分；陽極金屬電極(1 覆蓋了相鄰的陽極短路點區(qū)(14)的頂部，第二 ρ阱歐姆接觸區(qū)(1 頂部的一部分，以及第二場氧化層(8- 頂部的一部分；η型多晶硅柵極(11)覆蓋了相鄰的柵氧化層(10)的頂部，以及第二場氧化層(8- 頂部的一部分；第一場氧化層 (8-1)覆蓋了相鄰的η型陰極區(qū)(6)頂部的一部分、η型多晶硅柵極(11)的頂部，以及第二場氧化層(8- 頂部的一部分，第一場氧化層(8-1)分別與陰極金屬電極(9)和柵氧化層 (10)相接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有P埋層的橫向溝道SOILIGBT器件單元?，F(xiàn)有產(chǎn)品限制了器件結(jié)構(gòu)與電學(xué)特性的改善。本發(fā)明順序包括p型半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、p埋層區(qū)、n型輕摻雜漂移區(qū)；n型輕摻雜漂移區(qū)頂部兩側(cè)嵌入第一p型阱區(qū)和n型緩沖區(qū)，第一p型阱區(qū)的頂部嵌入n型陰極區(qū)和第一p阱歐姆接觸區(qū)，n型緩沖區(qū)的頂部嵌入第二p型阱區(qū)和陽極短路點區(qū)，第二p型阱區(qū)的頂部嵌入第二p阱歐姆接觸區(qū)；器件單元頂部設(shè)置有陰極金屬電極和陽極金屬電極，n型陰極區(qū)的頂部設(shè)置有第一場氧化層，n型輕摻雜漂移區(qū)的頂部設(shè)置有第二場氧化層。本發(fā)明提高了器件的縱向耐壓，改善了器件的縱向擊穿特性，使器件能夠適應(yīng)更高壓，更大電流的工作條件，并改善器件的熱特性。
文檔編號H01L29/739GK102169893SQ201110056340
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者劉怡新, 吳倩倩, 孔令軍, 張海鵬, 汪洋, 趙偉立, 齊瑞生 申請人:杭州電子科技大學(xué)