一种横向绝缘栅双极型晶体管及制作方法与流程

本发明涉及晶体管，具体而言，涉及一种横向绝缘栅双极型晶体管及制作方法。

背景技术：

1、横向绝缘栅双极晶体管具有电压控制、低导通电阻和高输入阻抗等优点，且兼具纵向分立器件所没有的可集成性和与集成电路工艺兼容，是智能功率集成电路中典型的核心器件。横向功率半导体器件因其有着和集成电路工艺良好兼容的便利获得了功率集成电路领域的普遍青睐。

2、近年来，随着soi基spic的快速发展，其高速、高集成度、高稳定性、抗辐照和良好的隔离性等优点，使得soi-ligbt越来越受到推崇和关注，其中，soi-ligbt为横向绝缘栅双极型晶体管。虽然基于电导调制效应的双极载流子输运机制可使soi-ligbt具有低导通压降和大电流处理能力，但由于器件关断时漂移区中存储的大量非平衡载流子，导致soi-ligbt器件有着较长的关断拖尾现象，增加了器件的开关损耗，限制了soi-ligbt的开关频率和应用范围。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种横向绝缘栅双极型晶体管及制作方法解决了现有横向绝缘栅双极型晶体管存在较大开关损耗的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种横向绝缘栅双极型晶体管，包括：晶体管主体单元、隔离保护单元、第一电极、第二电极和第三电极；

3、所述晶体管主体单元与隔离保护单元接触；

4、所述晶体管主体单元和隔离保护单元上分布设置有第一电极、第二电极和第三电极。

5、进一步地，所述隔离保护单元包括：p型硅衬底、深n阱区、浅槽隔离区、第一空穴注入区和第一电子注入区；

6、所述深n阱区设置在p型硅衬底上；

7、所述第一空穴注入区设置在p型硅衬底上；

8、所述第一电子注入区设置在深n阱区上；

9、所述浅槽隔离区分布设置在隔离保护单元和晶体管主体单元上。

10、进一步地，所述晶体管主体单元包括：空穴注入半导体深阱区、电子注入半导体深阱区、电子注入半导体漂移区、电子注入发射区、第二空穴注入区、第三空穴注入区和第二电子注入区；

11、所述空穴注入半导体深阱区、电子注入半导体漂移区和电子注入半导体深阱区设置在深n阱区中；

12、所述电子注入半导体漂移区位于空穴注入半导体深阱区和电子注入半导体深阱区之间，分别与空穴注入半导体深阱区和电子注入半导体深阱区接触；

13、所述电子注入发射区和第三空穴注入区设置在空穴注入半导体深阱区上；

14、所述第二空穴注入区和第二电子注入区设置在电子注入半导体深阱区上；

15、所述电子注入发射区与电子注入半导体漂移区不接触。

16、上述进一步方案的有益效果是：将空穴注入半导体深阱区、电子注入半导体漂移区和电子注入半导体深阱区设置在深n阱区中，且深n阱区与p型硅衬底接触，可减小电阻，降低器件功耗，同时采用隔离保护单元对晶体管主体单元起到保护作用，利于集成，减小功耗。

17、进一步地，所述电子注入发射区和电子注入半导体漂移区上设置有绝缘栅氧层；

18、所述绝缘栅氧层上设置有多晶硅层。

19、进一步地，所述浅槽隔离区包括：第一浅槽隔离子区、第二浅槽隔离子区和第三浅槽隔离子区；

20、所述第一浅槽隔离子区设置在p型硅衬底的外层，分布于p型硅衬底顶部的四个侧面，构成矩形环状结构；

21、所述第二浅槽隔离子区设置在深n阱区和p型硅衬底交界处，构成矩形环状结构；

22、所述第三浅槽隔离子区一侧设置在空穴注入半导体深阱区和深n阱区的交界处，其对侧设置在电子注入半导体深阱区和深n阱区的交界处，构成矩形环状结构；

23、所述第三浅槽隔离子区构成的矩形环状结构中还设置有第四浅槽隔离子区；

24、所述第四浅槽隔离子区设置在电子注入半导体漂移区和电子注入半导体深阱区的交界处。

25、进一步地，所述第一空穴注入区位于第一浅槽隔离子区和第二浅槽隔离子区之间，构成矩形环状结构；

26、所述第一电子注入区位于第二浅槽隔离子区和第三浅槽隔离子区之间，构成矩形环状结构。

27、进一步地，所述第一电极铺设的区域包括：第一电子注入区的上表面、多晶硅层的上表面和第二空穴注入区的上表面；

28、位于空穴注入半导体深阱区和电子注入半导体漂移区不接触区域上的第一电极为栅栏式结构，所述栅栏式结构为电极上存在多个镂空区域。

29、上述进一步方案的有益效果是：本发明可以做到双向保护电路，可以通过改变绝缘栅氧层厚度以及空穴注入半导体深阱区的掺杂浓度从而调节esd保护电路的开启电压，达到精确控制保护电压的目的。

30、栅栏式结构可增加沟道数量，减小导通电阻，所述第一电极与第一电子注入区直接接触，使p型硅衬底与深n阱区之间的pn结反偏，阻止晶体管击穿。

31、进一步地，所述第二电极铺设的区域包括：电子注入发射区的上表面、第三空穴注入区的上表面和第二电子注入区的上表面。

32、上述进一步方案的有益效果是：通过第二电极将电子注入发射区和第三空穴注入区短接，防止寄生晶闸管引发的闩锁效应，同时可作为双向esd电路的负极端。

33、进一步地，所述第三电极铺设在第一空穴注入区的上表面。

34、上述进一步方案的有益效果是：使p型硅衬底接地，使pn结反偏，阻止pn结开启，保护器件。

35、一种横向绝缘栅双极型晶体管的制作方法，包括：

36、s1、将两硅圆片进行键合处理，并对键合后的两硅圆片进行退火处理；

37、s2、将退火后的其中一个硅圆片进行消薄处理，得到p型硅衬底，其中，消薄工艺包括：研磨、抛光和腐蚀；

38、s3、对退火后的另一硅圆片进行离子注入后，再进行退火处理，得到深n阱区；

39、s4、在深n阱区的一侧区域注入p型杂质，得到空穴注入半导体深阱区，在深n阱区的中间侧区域注入n型杂质，得到电子注入半导体漂移区，在深n阱区另一侧区域注入n型杂质，得到电子注入半导体深阱区，其中，两处注入n型杂质的浓度不同；

40、s5、对经过s4后的硅圆片进行退火处理；

41、s6、经过s5退火处理后，在深n阱区上注入n型杂质，得到第一电子注入区；

42、s7、在p型硅衬底注入p型杂质，得到第一空穴注入区；

43、s8、将经过s6和s7的硅圆片进行退火处理；

44、s9、将p型硅衬底和s8处理后硅圆片进行刻蚀处理，得到浅隔离槽；

45、s10、在浅隔离槽上暴露于空气的面生长出薄氧化层，并在浅隔离槽内填充氧化物，得到浅槽隔离区；

46、s11、对经过上述步骤处理后器件进行镀电极操作，得到横向绝缘栅双极型晶体管。

47、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：在第一电极处设置第二空穴注入区与第二电极处设置第三空穴注入区，实现双向esd保护电路，减小导通电阻，且当晶体管关断时，第二空穴注入区可以与电子注入半导体漂移区的电子发生复合从而减少电子注入半导体漂移区的电子电流，加快器件关断，减小开关损耗。