[发明专利]一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件

权利要求书

1.一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件，包括自下而上依次层叠设置的衬底层(1)、介质埋层(2)和顶部半导体层；沿器件横向方向，所述的顶部半导体层从一侧到另一侧依次具有阴极结构、槽栅结构、N型半导体漂移区(4)和阳极结构；

所述阴极结构包括沿器件垂直方向贯穿顶部半导体层的P型阱区(3)和P型重掺杂区(5)，P型阱区(3)和P型重掺杂区(5)相互接触且P型阱区(3)位于靠N型半导体漂移区(4)的一侧；在P型阱区(3)的上层具有N型重掺杂区(6)；所述P型重掺杂区(5)和P型阱区(3)的底部与介质埋层(2)接触；所述P型重掺杂区(5)和N型重掺杂区(6)上表面引出阴极；

所述器件横向方向和器件垂直方向相互垂直；

所述阴极结构与N型半导体漂移区(4)之间沿器件纵向方向有间断分布的槽栅；所述槽栅由第一导电材料(7)及其四周的第一绝缘介质(8)构成；P型阱区(3)一部分伸入所述槽栅之间，在P型阱区(3)靠近N型半导体漂移区(4)的一侧具有沿器件垂直方向贯穿顶部半导体层的N型载流子存储层(11)，N型载流子存储层(11)位于槽栅之间且与N型半导体漂移区(4)接触；所述间断分布的槽栅之间的区域表面覆盖平面栅结构；所述平面栅结构包括第二绝缘介质(10)和覆盖在第二绝缘介质(10)之上的第二导电材料(9)；所述平面栅结构一侧与N型重掺杂区(6)表面接触，覆盖P型阱区(3)和N型载流子存储层(11)的上表面，并与N型半导体漂移区(4)接触；

所述器件纵向方向为同时与器件横向方向和器件垂直方向均垂直的第三维度方向；

所述阳极结构包括N型缓冲层(12)和P型阳极区(13)，所述P型阳极区(13)位于N型缓冲层(12)中，所述N型缓冲层(12)的下表面和介质埋层(2)相接，所述N型缓冲层(12)的一侧与N型半导体漂移区(4)接触；所述P型阳极区(13)引出阳极电极；

在器件导通时，阴极一侧的槽栅结构中的N型载流子存储层(11)会阻挡从阳极注入的空穴进入P型阱区(3)，同时，槽栅结构也会从物理上对空穴进行阻挡，使得N型半导体漂移区(4)靠近P型阱区(3)一侧空穴浓度得到提高；在器件正向阻断时，利用P型阱区(3)、槽栅结构及平面栅对N型载流子存储层(11)的耗尽作用，将N型载流子存储层(11)耗尽，通过P型阱区(3)对N型半导体漂移区(4)的耗尽作用实现正常的耐压。

2.根据权利要求1所述的一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述槽栅靠近N型半导体漂移区(4)的侧面具有沿器件垂直方向贯穿顶部半导体层的P型层(14)；所述P型层(14)沿器件纵向方向间断分布，两个P型层(14)在纵向方向上的长度均大于或等于对应槽栅在纵向方向上的长度，P型层(14)之间具有间距。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，所述平面栅结构和沿器件纵向方向位于平面栅结构两侧的槽栅构成的三栅结构，其共同引出端为栅极。

4.根据权利要求2所述的一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，平面栅与其中一个槽栅电极的共同引出端为栅极，其他槽栅电极引出端为虚栅，虚栅与阴极电极相连。

5.根据权利要求2所述的一种具有载流子存储层的薄SOI LIGBT器件，其特征在于，平面栅引出端为栅极，槽栅电极引出端为虚栅，虚栅与阴极电极相连。