阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，还涉及一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管的制造方法。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管(igbt)是金属氧化物半导体场效应晶体管(简称mosfet)和双极结型晶体管(简称bjt)组成的复合型功率半导体器件，其中横向igbt(ligbt)易于集成在硅基、尤其是soi(绝缘体上硅)基的功率集成电路中。ligbt不仅具有mos器件的栅控能力强和输入阻抗高的优点，同时电导调制效应使其具有大电流处理能力和低导通压降等优点。然而电导调制效应是一把双刃剑，导通期间存储在漂移区中的大量的非平衡载流子在关断过程形成拖尾电流。阳极短路技术对于解决在关断时形成的拖尾电流有重要的意义，通过在阳极端引入n型阳极区，存储在漂移区内的大量电子可通过该n型阳极区快速抽取，电流拖尾时间减小，关断速度加快，从而减小其关断损耗，进而也获得导通压降和关断损耗的良好折中。

2、然而，短路阳极结构的引入会使器件出现电压折回(snapback)现象。sa-ligbt在单极工作模式下电流小电压大，在双极模式下电压大电流小，由单极模式转变到双极模式下会经历一段电流增大而电压减小的过程，出现负阻区域，称为snapback现象；snapback现象会使器件的正向导通压降升高，特别是低温条件下，导致部分原胞不能开启，电流分布不均匀，不利于器件并联工作。此外阳极短路由于n+的引入使得集电区空穴发射后被迅速复合，一定程度上降低了空穴发射效率。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够抑制电压折回现象，并且能够减少集电区发射的空穴被阳极区复合的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管及其制造方法。

2、一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，包括：漂移区，具有第一导电类型；集电区，设于所述漂移区中，具有第二导电类型，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；阳极区，具有第一导电类型；隔离结构，包括设于所述集电区和所述阳极区之间的第一结构，以及与所述第一结构呈一夹角并从所述第一结构向所述集电区的下方延伸的第二结构。

3、上述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，通过设置隔离结构，增大了漂移区到阳极区的电阻，使得电导调制效应导致的漂移区电阻降低的现象对于电压折回的影响大为减小。并且，隔离结构将集电区与阳极区隔开，使得集电区发射的空穴被阳极区所复合的几率降低，降低了器件的静态功耗。

4、在其中一个实施例中，所述隔离结构还包括与所述第一结构呈一夹角并从所述第一结构向所述阳极区的下方延伸的第三结构。

5、在其中一个实施例中，所述第一结构为竖向结构，所述第二结构从所述竖向结构的底部向所述集电区的下方横向延伸，所述第三结构从所述竖向结构的底部向所述阳极区的下方横向延伸。

6、在其中一个实施例中，所述隔离结构的剖面为倒t形。

7、在其中一个实施例中，所述集电区的底部与所述第二结构直接接触。

8、在其中一个实施例中，所述阳极区的底部与所述第三结构直接接触。

9、在其中一个实施例中，所述第一结构与所述阳极区直接接触。

10、在其中一个实施例中，所述第一结构与所述集电区直接接触。

11、在其中一个实施例中，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管是soi器件，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括：衬底；掩埋介质层，设于所述衬底上；其中，所述漂移区设于所述掩埋介质层上。

12、在其中一个实施例中，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括集电区阱，所述集电区阱设于所述漂移区中，具有第一导电类型，所述集电区与所述集电区阱直接接触，所述第二结构伸入所述集电区阱中。

13、在其中一个实施例中，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括第一导电类型的发射区。

14、在其中一个实施例中，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括：第二导电类型阱区，所述集电区位于所述第二导电类型阱区和所述第一结构之间；发射极衬底引出，具有第二导电类型，位于所述第二导电类型阱区中；所述发射区位于所述第二导电类型阱区中。

15、在其中一个实施例中，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括设于所述发射区和集电区之间的栅极结构。

16、在其中一个实施例中，所述集电区和所述阳极区短路连接。

17、在其中一个实施例中，所述第二导电类型阱区与所述漂移区直接接触。

18、在其中一个实施例中，所述第二导电类型阱区位于所述漂移区中。

19、在其中一个实施例中，所述阳极区位于所述漂移区中。

20、在其中一个实施例中，所述发射区位于所述发射极衬底引出和所述集电区阱之间。

21、一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管的制造方法，包括：获取基底，所述基底形成有第一导电类型的漂移区；从所述漂移区的上表面向下刻蚀形成第一沟槽；再次刻蚀形成与所述第一沟槽连通并与第一沟槽呈一夹角的第二沟槽；形成位于所述第一沟槽和第二沟槽内的隔离结构；形成集电区和阳极区；所述集电区位于所述漂移区中，且具有第二导电类型；所述第一沟槽位于所述集电区和阳极区之间，且所述集电区位于所述第二沟槽上；所述阳极区具有第一导电类型；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。

22、上述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管的制造方法，通过设置隔离结构，增大了漂移区到阳极区的电阻，使得电导调制效应导致的漂移区电阻降低的现象对于电压折回的影响大为减小。且隔离结构将集电区与阳极区隔开，使得集电区发射空穴时被阳极区所复合的几率降低，降低了器件的静态功耗。

技术特征：

1.一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述隔离结构还包括与所述第一结构呈一夹角并从所述第一结构向所述阳极区的下方延伸的第三结构。

3.根据权利要求2所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一结构为竖向结构，所述第二结构从所述竖向结构的底部向所述集电区的下方横向延伸，所述第三结构从所述竖向结构的底部向所述阳极区的下方横向延伸。

4.根据权利要求2或3所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述集电区的底部与所述第二结构直接接触，和/或所述阳极区的底部与所述第三结构直接接触。

5.根据权利要求1所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述第一结构与所述阳极区直接接触，和/或所述第一结构与所述集电区直接接触。

6.根据权利要求1所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管是soi器件，所述阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管还包括：

7.根据权利要求1所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，还包括集电区阱，所述集电区阱设于所述漂移区中，具有第一导电类型，所述集电区与所述集电区阱直接接触，所述第二结构伸入所述集电区阱中。

8.根据权利要求1所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，还包括设于所述发射区和集电区之间的栅极结构。

10.一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管的制造方法，包括：

技术总结
本发明涉及一种阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，所述晶体管包括：漂移区，具有第一导电类型；集电区，设于所述漂移区中，具有第二导电类型，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；阳极区，具有第一导电类型；隔离结构，包括设于所述集电区和所述阳极区之间的第一结构，以及与所述第一结构呈一夹角并从所述第一结构向所述集电区的下方延伸的第二结构。本发明通过设置隔离结构，增大了漂移区到阳极区的电阻，使得电导调制效应导致的漂移区电阻降低的现象对于电压折回的影响大为减小。且隔离结构将集电区与阳极区隔开，使得集电区发射空穴时被阳极区所复合的几率降低，降低了器件的静态功耗。

技术研发人员：刘腾,章文通,何乃龙,张森
受保护的技术使用者：无锡华润上华科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12