[发明专利]一种静电屏蔽效应晶体管及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体元器件技术领域，涉及一种静电屏蔽效应晶体管及其设计方法。

背景技术

功率器件是现代电力电子行业的核心器件，半导体新能源技术以及国家节能降耗政策均离不开功率器件的支持，如MOSFET以及基于MOSFET发展起来的IGBT等。晶体管作为一种新型的功率器件目前越来越盛行，然而，晶体管难以很好的解决高频与高压，大电流的问题；且其难以同时具有MOS和BJT的部分优点，动态损耗大，开关速度慢，二次击穿耐压性差，热稳定性不好，抗冲击能力和抗高频辐射能力有待提高。

故，实有必要进行研究，提供一种以解决高频与高压，大电流的问题，同时具有MOS和BJT的部分优点，动态损耗小，开关速度快，二次击穿耐压高，功率容量和安全工作区大；热稳定性好，抗冲击能力和抗高频辐射能力强的新型静电屏蔽效应晶体管。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种静电屏蔽效应晶体管及其设计方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种静电屏蔽效应晶体管，包括有集电极、槽型栅极、基区、氧化层、多晶硅层以及发射极；其中，所述集电极包括有引出端、N+衬底、N+导电材料层、N-导电材料层；所述集电极的引出端、N+衬底、N+导电材料层以及N-导电材料层依次相连，所述N-导电材料层上设置有槽型栅极，在沟槽底部注入一定浓度的B离子以作为P+区，栅极之间设有注有B离子的基区，栅极和基区通过扩散后连成一体；栅极和基区上面设有氧化层，基区和氧化层上开设有发射极，同时氧化层上淀积有多晶硅层，多晶硅层通过离子注入As/P形成导电层；发射极上面的多晶硅层经过高温扩散后在发射极下面形成发射区。

进一步地，所述N-导电材料层上设有两个注有浓B的P+区域，所述P+区域上面设有P型EPI SI填充区域。

进一步地，所述基区上面的部分氧化层被刻蚀掉，开出发射极窗口，在发射极窗口上沉积多晶硅，并在多晶硅上注入P/As，经过扩散后，形成N+多晶硅，所述N+多晶硅下面形成发射极扩散区域。

进一步地，所述多晶硅与氧化层上面设有介质层，所述介质层上设有金属层。

进一步地，所述金属层上面设有钝化层PIQ。

本发明的另一技术方案为：

一种静电屏蔽效应晶体管的设计方法，包括如下步骤：

提供N型衬底，在该N型衬底上进行一次N型外延得到N+导电材料层，在所述N+导电材料层上进行一次N型外延得到N-导电材料层；

在所述N-导电材料层上面通过 Dep Hard Mask、光刻、刻蚀形成沟槽结构；

通过沟槽结构对槽型的底部进行B离子注入，并经过扩散退火处理，浓B的离子会在槽的底部往下，往侧面扩散，扩散遵循类高斯分布，浓B扩散形成后，在器件开关时可大大缩减少子抽取；

通过刻蚀工艺剔除上层的Hard MASK，并且利用SI EPI工艺对形成的沟槽进行填充，形成沟槽区域被P型SI填充结构；

通过光刻、刻蚀、B离子注入形成基区；

通过光刻、刻蚀打开发射极窗口，然后淀积多晶硅，在多晶硅上面直接注入P离子，然后注入As离子，经过在多晶硅下面的扩散形成发射极EMT。

    本发明静电屏蔽效应晶体管具有超浅结的发射极和基区，小尺寸的发射极和基区，器件的发射极电流集边效应，基区挤流效应将大大改善。同时由于器件结构和基区超浅结深，大大提升了空穴的抽取速度，提升了器件的高频特性。另外，本发明晶体管的动态损耗小，开关速度快，二次击穿耐压高，功率容量和安全工作区大；具有负的温度系数，热稳定性好，抗冲击能力和抗高频辐射能力强；同时具有较低的饱和压降，电流密度大等特性，在高频率，大电流的应用领域有广括的前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构图示。

图2是本发明的N+导电材料层形成示意图。

图3是本发明的N-导电材料层形成示意图。

图4是本发明的沟槽结构的形成过程图。

图5是本发明通过沟槽结构对槽型的底部进行B离子注入示意图。

图6 是本发明通过EPI工艺对Trench填充一定浓度的P型SI

图7是本发明通过光刻、刻蚀、B离子注入形成基区的示意图。

图8是本发明的多晶硅发射极的形成示意图。

图9是本发明为LPCVD淀积PETEOS，进行CON光刻刻蚀示意图。

图10是本发明为金属ALSICU淀积、光刻、刻蚀示意图。