[实用新型]常闭型槽形栅静电感应器件

说明书

本实用新型涉及常闭型槽形栅静电感应器件，属于半导体制造技术领域。

静电感应器件又称结型功率场效应器件，它具有高压、大电流、高频等一系列优异的性能，有着广阔的应用前景和发展前途。

静电感应器件包括静电感应晶体管SIT(Static Induction Transistor)、静电感应晶闸管SITH(Static Induction Thyristor)、双极型静电感应晶体管BSIT(Bipolar Static Induction Transistor)等等。静电感应器件还包括与双极器件相接合的复合器件，如串联双极静电感应晶体管SEBISIT(Seral BipolarStatic Induction Transistor)、栅可关断晶闸管GTO(Gate Turn-OffThyristor)等等。

槽形栅静电感应器件是近几年发展起来的新一类静电感应器件，与旧有的表面栅静电感应器件和埋栅静电感应器件相比，槽形栅静电感应器件具有电流能力强、电参数一致性好、易于批量生产的优点。

槽形栅静电感应器件的基本结构可参考图3(日本专利JP平8-316494)：在下层为低阻层42、上层为N-型高阻层41的硅衬底片4的上表面有N+型源区3，硅衬底片4的上表面上开有许多条槽5，在每条槽5的底部有P+型栅区6，栅区6的上面有栅电极7，硅衬底片4的下层低阻层42是漏区。漏区42可以是N+型，也可以是P+型。源区3的上面有源电极1，漏区42的下面有漏电极8。

申请号为98218523.5的中国实用新型专利《槽形栅静电感应器件》，提出了一种新的槽形栅静电感应器件，它采用了掺磷多晶硅结构，在源区的上面连接掺磷多晶硅层，掺磷多晶硅层与源金属层连接。其典型结构如图4所示，其中9为掺磷多晶硅层，10为绝缘层，它与没有采用掺磷多晶硅结构的槽形栅静电感应器件相比，具有发射效率高、正向电流导通密度大、能避免铝穿刺、可以采用浅槽工艺、易于加工等优点。

槽形栅静电感应器件分常开型和常闭型两类，具有槽形栅结构的常闭型静电感应器件，无论具有掺磷多晶硅结构或是没有掺磷多晶硅结构，都存在着某些缺点：

一个缺点是常闭型槽形栅静电感应器件的正向导通特性不均匀。在槽形栅静电感应器件中，两个相邻P+槽形栅与硅衬底片N-型高阻层之间形成两个PN结，这两个相邻PN结的空间电荷区的交叠程度严重影响器件的正向导通特性。由于光刻工艺中曝光强度的不均匀造成了片内槽的间距不均匀，从而使相邻两个PN结的空间电荷区的交叠程度不均匀，造成正向导通特性不均匀。

另一个缺点是常闭型槽形栅静电感应器件的正向导通能力与截止时的阻断能力很难同时兼顾。在常闭型静电感应器件中，两个相邻PN结的空间电荷区交叠越深，截止时的阻断能力越强，但正向导通能力越弱。反之，两个相邻PN结的空间电荷区交叠得越浅，截止时的阻断能力越弱，但正向导通能力就越强。而且正向导通与截止阻断这两种特性对空间电荷区的交叠程度都非常敏感，很难同时兼顾。

第三个缺点是常闭型槽形栅静电感应器件的正向导通能力还不够大。常闭型静电感应器件的正向导通能力受到硅衬底片的高阻层厚度的限制，该厚度由阻断电压决定，不可能太薄，所以常闭型静电感应器件在大电流下的电流增益不可能太大。

鉴于上述，本实用新型的目的就是提供一种正向导通特性均匀一致的、能同时兼顾正向导通能力和截止阻断能力的、正向电流更大的常闭型槽形栅静电感应器件。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种常闭型槽形栅静电感应器件，包括下层为低阻层、上层为N-型高阻层的硅衬底片、源区及源电极金属层、基区、栅区及栅电极、漏区及漏电极金属层，N+型源区在硅衬底片的上表面，硅衬底片的上表面上开有多于一条的槽，每条槽的底部是P+型栅区，硅衬底片的下层低阻层是漏区，漏区的下面是漏电极金属层，其特征在于：

所述源区的上面连接掺磷多晶硅层，该掺磷多晶硅层与源电极金属层连接；

所述每条槽的底面和侧面覆盖绝缘层，侧面绝缘层延伸到硅衬底片的上表面；

所述相邻的两个P+型栅区之间，在硅衬底片上表面绝缘层与硅衬底片上表面N+型源区的下面有一个P型基区，P型基区的深度比P+型栅区的深度浅。

在本实用新型的实施措施中：

所述每条槽的底面、侧面和上表面的绝缘层上连接掺磷多晶硅层。

所述硅衬底片的上层N-高阻层分为两层，上层的电阻率高于下层。

所述硅衬底片下层低阻层漏区为P+型漏区或N+型漏区。

所述槽的深度为2-5微米，两条相邻槽的间距是4-20微米。