[发明专利]一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有同型异质结电荷存储层的绝缘栅双极型晶体管，其元胞结构包括：集电极金属(13)、第二导电类型半导体集电区(12)、第一导电类型半导体漂移区(9)、第一导电类型半导体电荷存储层(7)、第二导电类型半导体基区(5)、第二导电类型半导体发射区(4)、第一导电类型半导体发射区(3)、栅极结构和发射极金属(1)；集电极金属(13)设置在第二导电类型半导体集电区(12)的背面；第一导电类型半导体漂移区(9)设置在第二导电类型半导体集电区(12)的正面；第二导电类型半导体基区(5)设置在第一导电类型半导体漂移区(9)的顶层；第二导电类型半导体发射区(4)以及与第二导电类型半导体发射区(4)两侧相接触的第一导电类型半导体发射区(3)并排设置在第二导电类型半导体基区(5)的顶层；第二导电类型半导体基区(5)与第一导电类型半导体漂移区(9)之间隔着第一导电类型半导体电荷存储层(7)；栅极结构包括栅电极(61)和栅介质层(62)，栅电极(61)通过栅介质层(62)与第一导电类型半导体发射区(3)、第二导电类型半导体基区(5)和第一导电类型半导体电荷存储层(7)相接触；发射极金属(1)设置在器件最上面，且与第二导电类型半导体发射区(4)和第一导电类型半导体发射区(3)的上表面相接触，与栅电极(61)通过隔离介质层(2)相接触；其特征在于：

所述第一导电类型半导体电荷存储层(7)包括底层第一半导体电荷存储层(71)和设置在底层第一半导体电荷存储层(71)上表面的顶层第二半导体电荷存储层(72)，所述第二半导体的禁带宽度大于所述第一半导体的禁带宽度，不同禁带宽度的底层第一半导体电荷存储层(71)和顶层第二半导体电荷存储层(72)在其接触界面形成同型异质结。

2.根据权利要求1所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述栅极结构为沟槽栅结构或者平面栅结构。

3.根据权利要求1所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，第一导电类型半导体电荷存储层所用半导体材料选自Si_(1-x)Ge_(x)、Si、SiC、GaAs、Ga₂O₃、金刚石或者GaN。

4.根据权利要求1所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，第一导电类型半导体电荷存储层的掺杂浓度不同，形成由底层第一半导体电荷存储层(71)到顶层第二半导体电荷存储层(72)浓度增大的渐变掺杂，通过浓度梯度形成势垒。

5.根据权利要求1所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一导电类型半导体电荷存储层具体为由底层第一禁带半导体电荷存储层和顶层第二禁带半导体电荷存储层构成的双层结构，底层第一窄禁带电荷存储层为第一导电类型Si_(1-x)Ge_(x)电荷存储层，顶层第二宽禁带电荷存储层为第一导电类型Si电荷存储层，其中Si_(1-x)Ge_(x)材料中随Ge的组分比例x变化，Si_(1-x)Ge_(x)的禁带宽度不同。

6.根据权利要求1所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第二导电类型半导体集电区(12)与第一导电类型半导体漂移区(9)之间还设置有第一导电类型半导体场阻止层(11)，形成FS结构。

7.根据权利要求2所述的一种电荷存储型绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，当栅极结构为沟槽栅结构，在沟槽栅结构的底部还设置有第二导电类型半导体层(10)，所述第二导电类型半导体层(10)向两侧横向延伸至第一导电类型半导体电荷存储层(7)下方的第一导电类型漂移区(9)。