[发明专利]一种低关断损耗双槽栅SOI‑LIGBT器件结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种低关断损耗双槽栅SOI-LIGBT器件结构。

背景技术

高压功率器件是电力电子技术的基础与核心，其具有耐高压、导通电流密度大的特点。提高功率器件的耐压能力，降低功率器件关断损耗是设计器件的关键。IGBT器件(绝缘栅双极型晶体管器件)作为一类重要的功率半导体器件，在电力电子领域应用广泛。但是，IGBT器件由于P-body区与N-漂移区交界处空穴注入效率较低，载流子浓度分布很低，导致器件的饱和压降升高，在关断时，N-漂移区内储存了大量的少数载流子，导致器件关断电流拖尾现象严重，关断损耗大。通常改善关断损耗的方式有两种，一种是降低载流子寿命，另一种是在阳极附近增加Buffer场阻层。第一种方式对工艺要求非常高，而第二种虽然工艺上难度不大，但降低关断损耗的效果不够理想。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低关断损耗双槽栅SOI-LIGBT器件结构。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种低关断损耗双槽栅SOI-LIGBT器件结构，包括从下至上依次设置的P型衬底、埋氧层二氧化硅、N型漂移区，N型漂移区内部一端设有P型阱区、另一端设有N-buffer层，器件表面设有氧化层，所述P型阱区内部上方设有两个N型源端以及两个N型源端之间的P型接触区；所述N-buffer层内部上方设有N型阳极区；所述N型源端、P型接触区以及N型阳极区上方设有金属层；所述源端和P型阱区间的沟道左右两侧是栅氧层，两侧的栅氧层旁边都设有多晶硅，所述多晶硅位于P型阱区的两侧、N-buffer层的左侧。

作为优选方式，P型阱区和N-buffer层之间的N型漂移区内部设有二氧化硅槽介质；二氧化硅槽介质位于P型阱区右侧多晶硅的右侧。

作为优选方式，两个多晶硅的深度L_g相等。两个槽栅为同一工艺。

作为优选方式，在P型阱区下方设有N型载流子储存层。

作为优选方式，两个多晶硅的深度L_g相等且大于N型载流子存储层的深度D_cs。

作为优选方式，二氧化硅槽介质的宽度W_t取值最小值为1μm。

作为优选方式，二氧化硅槽介质右侧与N-buffer层左侧相接。

作为优选方式，二氧化硅槽介质的深度为D_t，其值大于多晶硅的深度L_g，且满足硅层厚度也即N型漂移区的厚度t_s>D_t≥Lg+1um。

本发明的有益效果为：与常规的槽栅SOI-LIGBT器件相比，本发明拥有双栅结构，在相同条件下有更大的电流能力，由于N型载流子存储层的引入，减少了空穴直接向P型阱区的注入，使得载流子分布更均匀，有利于关断时的载流子复合减少关断时间，同时由于槽介质二氧化硅的存在，使得N型漂移区的有效空间减少，也同时阻挡了右侧的载流子的注入，形成载流子积累层；所以基于这两个效应，本发明结构的关断损耗得到大幅度的降低。

附图说明

图1为传统的槽栅SOI-LIGBT器件结构剖面图。

图2为实施例1器件结构剖面图。

图3为实施例2器件结构剖面图

图4为实施例1和传统结构的空穴分布对比图。

图5为实施例1和传统结构的关断特性对比图。

图6为实施例1和传统结构的Eoff-Von关系对比图。

图7为实施例3器件结构剖面图。

其中，1为N型阳极区，2为N-buffer层，3为N型漂移区，4为P型阱区，5为N型源端，6为P型接触区，7为多晶硅，8为埋氧层二氧化硅，9为P型衬底，10为氧化层，11为二氧化硅槽介质，12为N型载流子储存层。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1