[发明专利]具有横向绝缘栅双极晶体管的半导体器件

说明书

技术领域

本公开大体涉及具有绝缘栅双极晶体管（IGBT）的半导体器件，并且特别是涉及具有通过使用绝缘体上的硅（SOI）衬底形成的横向IGBT的半导体器件。

背景技术

当IGBR被接通时，电流基于空穴电流和电子电流而流动。空穴电流基于从集电极注入的空穴而流动。电子电流基于从发射极注入的电子而流动。为了实现低接通电压，存在增加空穴和电子的量的需要。可通过增加从集电极注入的空穴的量来实现低接通电压。然而，当注入空穴的量大时，在开关期间由于空穴而出现尾电流，使得不能实现快速开关。因此，为实现低接通电压和快速开关，当IGBT被接通时增加电子电流的量很重要。在IGBT中，注入电子的量取决于在发射极附近的空穴的密度。因此，为实现低接通电压和快速开关，增加发射极附近的空穴的密度而不过度增加从集电极注入的空穴的量很重要。

然而，在IGBT中，由于扩散和复合，空穴的密度随着到发射极的距离而降低。结果是，注入电子的量降低。

当前的发明人认为，可通过在发射极层中形成称为载流子存储（CS）层的薄的n型层来克服上述缺点。此外，非专利文献1（M.Takei等人，Proc.ISPSD’10,pp.383-386,Jun2010）公开了在垂直IGBT的漂移层中形成氧化层以使空穴路径变窄，使得可以增加电导率调制。

然而，CS层可能降低击穿电压并增加制造成本。此外，非专利文献1仅公开了用于增加垂直IGBT中的电导率调制的结构。换言之，非专利文献1没有提及横向IGBT。

发明内容

鉴于上述内容，本公开的目的是提供一种用于实现低接通电压和快速开关的具有横向IGBT的半导体器件。

根据本公开的一个方面，具有横向绝缘栅双极晶体管的半导体器件包括具有第一导电类型漂移层的半导体衬底。第在漂移层的表面部分中形成二导电类型集电极区。在漂移层的表面部分中形成第二导电类型沟道层，并且在集电极区的每侧上具有直线形部分。第一导电类型发射极区在沟道层的表面部分中形成，并在沟道层内部终止。发射极区具有平行于集电极区的纵向方向延伸的直线形部分。栅极绝缘层与沟道层的沟道区接触。沟道区定位于发射极区和漂移层之间。在栅极绝缘层的表面上形成栅电极。集电极电极电连接到集电极区。发射极电极电连接到发射极区和沟道层。空穴截断区在漂移层中形成并且定位于集电极区和发射极区之间。空穴从集电极区注入漂移层中并通过空穴路径向发射极区流动。空穴截断区阻挡空穴流，并使空穴路径变窄以使空穴聚集。

附图说明

参考附图从下面的详细描述中，本公开的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1的示图图示了根据本公开的第一实施例的半导体器件的顶部布局图；

图2A的示图图示了沿着图1中的线IIA-IIA截取的横截面视图，而图2B的示图图示了沿着图1中的线IIB-IIB截取的横截面视图；

图3的示图图示了半导体器件中沿着图1中的线IIA-IIA的空穴密度分布；

图4是与图2A相对应并且图示了根据第一实施例的第一修改的半导体器件的横截面视图的示图；

图5是与图2A相对应并且图示了根据第一实施例的第二修改的半导体器件的横截面视图的示图；

图6A是与图2A相对应并且图示了根据第一实施例的第三修改的半导体器件的横截面视图的示图，而图6B的示图图示了图6A中的区域VIB的放大图；

图7的示图图示了根据本公开的第二实施例的半导体器件的顶部布局图；

图8的示图图示了根据第二实施例的修改的半导体器件的顶部布局图；

图9的示图图示了根据本公开的第三实施例的半导体器件的顶部布局图；

图10的示图图示了沿图9中的线X-X截取的横截面视图；

图11A的示图图示了根据本公开的第四实施例的半导体器件的顶部布局图，而图11B的示图图示了图11中的区域XIB的放大视图；

图12A的示图图示了根据第四实施例的修改的半导体器件的顶部布局图，而图12B的示图图示了图12中的区域XIB的放大视图；

图13A是与图2A相对应并且图示了根据本公开的第五实施例的半导体器件的横截面视图的示图，而图13B是与图2B相对应并且示出了根据第五实施例的半导体器件的横截面视图的示图；

图14是与图2A相对应并且图示了根据第五实施例的修改的半导体器件的横截面视图的图示；

图15A和15B的示图图示了图14的半导体器件的制造过程；