[发明专利]一种带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

一种带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，在P型衬底上设有埋氧，在埋氧上设有N型SOI层和隔离沟槽，N型SOI层上设有N型缓冲区和P型体区，在N型缓冲区内设有P型集电极区，其上连接有集电极金属，在P型体区内设有N型发射极区，其右侧设有P型发射区，在发射极区上连接有发射极金属，在N型SOI层的上方设有场氧层，在N型SOI层内具有位于场氧化层下方的沟槽，沟槽内填充有多晶硅且沟槽下方不与氧化层相连，沟槽长度为1微米～100微米，沟槽数目为2～10个。所述带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管的制备方法，其特征在于，位于绝缘层上硅层内且位于场氧化层下方的沟槽形成步骤依次为反应离子刻蚀，氧化层填充，多晶硅填充。

技术领域

本发明主要涉及功率半导体器件技术领域，是一种带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，适用于单片智能功率芯片。

背景技术

单片智能功率芯片将栅极驱动电路、功率开关器件、续流二极管、具有检测和保护功能的元件或者电路等全部集成到一颗芯片中，大大减小了封装体积，降低了整机体积及复杂度；由于单芯片集成方案全部采用芯片内部金属进行互连，大大缩短了互连线的长度，同时增强了整机系统的抗干扰能力。绝缘体上硅(Silicon-on-insulator，以下简称SOI)晶圆采用埋氧层将顶层硅与硅衬底隔离开，器件制作在顶层硅上，避免了器件与器件之间通过衬底的电流路径产生相互串扰，抑制了闩锁效应，器件的性能得到了很大改善。目前单片智能功率芯片多采用SOI工艺进行制造。

如图1所示，在SOI工艺中，器件与器件之间、器件与电路之间、电路与电路之间通过隔离沟槽进行隔离，隔离沟槽从SOI层的表面向下延伸到埋氧层表面，有效避免了各器件、电路之间的干扰。在单片智能功率芯片中，基于SOI的横向绝缘栅极场效应晶体管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，以下简称LIGBT)是重要的高压器件。此类器件的尺寸直接决定了单片智能功率芯片的面积；此类器件的关断损耗直接关系到单片智能功率芯片的整体功耗。因此，降低SOI横向绝缘栅极场效应晶体管关断损耗具有重要意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种能够提高关断速度、减小关断损耗及寄生电容的绝缘层上硅工艺横向绝缘栅双极型晶体管及其制备方法该器件结构在保证耐压的前提下，具有更低的寄生电容和更高的稳定性，并显著降低其中横向绝缘栅双极型晶体管的关断时间，有利于提高单片智能功率芯片的工作频率并降低其功耗，且具有更短的漂移区和更小的器件尺寸。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管，包括P型衬底，在P型衬底上方设有埋氧层，在埋氧层上设有N型SOI层，在N型SOI层中设有用于相邻器件隔离的隔离沟槽，在隔离沟槽及N型SOI层上方分别设有场氧化层，在N型SOI层上分别设有P型体区和N型缓冲区，在P型体区中设有重掺杂的P型发射极区和重掺杂的N型发射极区，在重掺杂的P型发射极区和重掺杂的N型发射极区上连接有发射极金属，在P型体区的边界上方设有栅氧化层，并且栅氧化层的一端延伸至重掺杂的N型发射极区的边界，另一端延伸至场氧化层的边界，在栅氧化层上覆盖有多晶硅栅极且多晶硅栅极延伸至场氧化层上方，在N型缓冲层中设有重掺杂的P型集电极区且位于场氧化层之间，在重掺杂的P型集电极区上连接有集电极金属，在N型SOI层内设有沟槽，且沟槽位于N型SOI层上方的场氧化层的下方，在沟槽的内壁和底部设有氧化层，在氧化层内填充有多晶硅。

本发明所述的一种带有沟槽的横向绝缘栅双极型晶体管的制备方法，第一步通过离子刻蚀在第二掺杂类型SOI层中一步刻蚀出不同深度的沟槽形状，刻蚀出的沟槽形状不连接到埋氧层的上表面，第二步进行侧壁氧化，在沟槽内填充一层氧化层，第三步在沟槽内填充多晶硅，形成沟槽。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：