绝缘栅双极晶体管器件以及实现这种绝缘栅双极晶体管器件的数据传输系统的制作方法

本公开涉及一种绝缘栅双极晶体管器件以及实现这种绝缘栅双极晶体管器件的数据传输系统。特别地，但是不是排他地，本公开属于涉及静电放电(esd)或电过载(eos)保护的应用。

背景技术：

1、静电放电是包括数据传输系统的电子系统范围内遇到的问题。当在数据传输系统中发生esd事件时，如果放电没有被系统适当地耗散，则数据传输系统的部件可能被损坏。

2、半导体控制的整流器scr由于其深的快速恢复以及由此产生的低箝位电压而普遍用于esd保护。触发电压可以是高的，特别是当需要低电容以便正常操作时。为了降低触发电压，一种公知的解决方案实现了外部触发，即，使用具有低导通电压的电流源来正向偏置scr的一个发射极基极结。对于非常低的触发电压，二极管串可以用于产生必要的触发电流。

3、因此，esd保护器件需要具有低触发电压，可能没有快速恢复和低器件电容。开路基极晶体管通常具有快速恢复，但可被调节到低电容。mosfet具有非常高的电容(由于其尺寸)。此外，esd保护器件通常是两个管脚器件，这意味着栅极端子需要连接到端子之一，这由于薄的栅极氧化物而进一步增加了电容。

4、本公开的目的是提供一种改进的绝缘栅双极晶体管器件以及实现这种绝缘栅双极晶体管器件的数据传输系统，从而避免上述问题。

技术实现思路

1、根据本公开的第一示例，提出了一种绝缘栅双极晶体管器件，该器件包括掺杂有第一类型载流子的第一区域；第二区域，其掺杂有不同于所述第一类型载流子的第二类型载流子；掺杂有第一类型载流子的第三区域；第四区域，掺杂有所述第二类型载流子；与第一区域电连接的第一发射极端子以及与第三区域和第四区域电连接的第二集电极端子。此外，使用栅极结构，其设置在第三区域上，栅极结构的一端与第二区域相邻，另一端与第四区域相邻。

2、根据本公开，绝缘栅双极晶体管器件还包括单个二极管结构或反并联二极管结构，其具有与发射极端子电连接的第一二极管结构端子和与栅极结构的栅极端子电连接的第二二极管结构端子。这种绝缘栅双极晶体管(igbt)器件可以用作独立的esd保护器件或用作esd保护器件中的触发器。反并联二极管器件对的低电容隐藏了栅极结构的栅极氧化物的高电容。特别地，器件的击穿电压可以通过mosfet的vth来调节，并且mosfet避免了电压快速恢复的发生。此外，这种igbt器件起双极器件的作用，因此它可以具有比mosfet器件更高的电流密度。而且，反并联二极管减小了总电容，这个特征进一步增强了igbt器件作为独立esd保护器件或作为esd保护器件中的触发器的使用。

3、在根据本公开的绝缘栅双极晶体管器件的示例中，第一区域形成为第二区域中的阱和/或第三区域形成为第二区域中的阱和/或第四区域形成为第三区域中的阱。因此，可以以制造步骤的逻辑顺序来制造这种igbt器件。

4、另外，第三区域可以包括邻接第四区域和栅极结构的低掺杂剂区域，以及邻接第二端子的高掺杂剂区域，其中高掺杂剂区域的掺杂高于低掺杂剂区域的掺杂。该区域形成mosfet的p-本体，并且需要mosfet沟道。不同的掺杂允许调节igbt的电流流动的启动(onset)。

5、在另一示例中，第二区域可以包括邻接第一区域的低掺杂剂区域，以及邻接第三区域和栅极结构的高掺杂剂区域，其中高掺杂剂区域的掺杂高于低掺杂剂区域的掺杂。邻接第三区域和栅极结构的高掺杂剂区域用作穿通停止器，以抑制从第三区域朝向第一区域的任何穿通泄漏。

6、在另一示例中，通过在第二区域中提供另一高掺杂剂区域，该另一高掺杂剂区域邻接第三区域和第二端子，并调节器件的击穿电压。

7、在另外的有利示例中，第一区域、第三区域和/或第四区域是高掺杂剂区域，以允许接触金属与硅之间的低欧姆接触。

8、应注意，在优选的示例中，反并联二极管结构中的每个二极管器件包括掺杂有第一类型载流子的第一二极管区域和掺杂有第二类型载流子的第二二极管区域，并且其中第一二极管区域和第二二极管区域形成为第二区域中的阱。特别地，第一二极管区域和/或第二二极管区域是高掺杂剂区域，以允许接触金属和硅之间的低欧姆接触。

9、另外，在一个示例中，第二区域可以设置有用于反并联二极管结构中的每个二极管器件的边界深沟槽隔离结构。可选地，每个边界深沟槽隔离结构可以包括一个或多个掩埋底层。

10、本公开还涉及一种电流控制半导体系统，包括：用于承载信号的信号线；地线，用于连接到地；以及半导体控制的整流器scr装置。该scr装置可以包括：掺杂有第一类型载流子的第一scr层；掺杂有不同于所述第一类型载流子的第二类型载流子的第二scr层；掺杂有所述第一类型载流子的第三scr层；掺杂有所述第二类型载流子的第四scr层。还包括与所述第一scr层和所述信号线电连接的输入scr端子、以及与所述第四scr层和所述地线电连接的输出scr端子。根据本公开，提供了至少一个根据本公开的绝缘栅双极晶体管器件，其电连接信号线和第三scr层。在该单向示例中，igbt器件用作esd保护器件中的触发器。

11、在根据本公开的电流控制半导体系统的另一双向示例中，该系统包括另一scr装置，其包括掺杂有第一类型载流子的第一scr层；掺杂有不同于第一类型载流子的第二类型载流子的第二scr层；掺杂有第一类型载流子的第三scr层；掺杂有第二类型载流子的第四scr层；与第一scr层和地线电连接的输入scr端子以及与第四scr层和信号线电连接的输出scr端子；以及至少一个根据本公开的绝缘栅双极晶体管器件，其电连接地线和第三scr层。

12、本公开还涉及电流控制半导体系统的另一示例，该电流控制半导体系统包括用于承载信号的信号线；地线，用于连接到地；以及半导体控制的整流器scr装置。该scr装置可以包括：掺杂有第一类型载流子的第一scr层；掺杂有不同于第一类型载流子的第二类型载流子的第二scr层；掺杂有第一类型载流子的第三scr层；第四scr层，掺杂有第二类型载流子。此外，输入scr端子与第一scr层和信号线电连接，并且输出scr端子与第四scr层和地线电连接。根据本公开，提供了至少一个根据本公开的绝缘栅双极晶体管器件，其电连接第二scr层和第三scr层。同样在该单向示例中，igbt器件用作esd保护器件中的触发器。

13、应当注意，对于绝缘栅双极晶体管igbt器件和电流控制半导体系统，第一类型载流子可以是p型载流子，而第二类型载流子可以是n型载流子。然而，其中第一类型载流子是n型载流子而第二类型载流子是p型载流子的相反配置同样可应用于实现创建具有低电容的两个发射极基极结中的一个发射极基极结的期望效果。

14、关于所使用的高掺杂的有益示例可以包括高掺杂剂区域，其具有大于1×1015cm-3的掺杂和大于0.2μm的层厚度，更特别地大于1×1016cm-3的掺杂和大于1μm的层厚度。同样，关于低掺杂，低掺杂剂区域可以具有小于1×1015cm-3的掺杂和大于1μm的层厚度，更特别地小于1×1014cm-3的掺杂和大于2μm的层厚度。