[發明專利]一種薄SOI短路陽極LIGBT

在審

• 申請號: 201710421002.1
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107240603A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 羅小蓉;黃琳華;鄧高強;周坤;魏杰;孫濤;劉慶;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 孫一峰

技術領域

本發明屬于功率半導體技術領域，涉及一種薄SOI短路陽極LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，橫向絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術

IGBT作為電力電子器件的典型代表，兼具MOSFET高輸入阻抗和BJT低導通壓降兩方面優點，其在軌道交通、智能電網、家用電器以及基站等眾多領域獨居優勢。SOI基LIGBT由于采用介質隔離，其泄露電流減小，寄生電容更小，抗輻照能力更強。此外，橫向IGBT(LIGBT)便于集成，促使SOI-LIGBT成為單片功率集成芯片的核心元器件。

IGBT低導通壓降得益于開通時漂移區內的電導調制效應，從而獲得較低的導通壓降和導通損耗。關斷時，陽極區的電子勢壘迫使存儲在漂移區的載流子通過復合消失，關斷速度減慢而關斷損耗增加，限制IGBT的高頻應用。因此，導通壓降和關斷損耗的矛盾仍是IGBT的基本問題。緩解二者矛盾關系主要有以下三種技術。其一，壽命控制技術可使漂移區內的載流子復合速度變快，減小器件關斷損耗。然而，此種技術亦會使器件導通時漂移區內非平衡載流子濃度減小，導通壓降上升。其二，在陰極端引入具有空穴阻擋作用的存儲層，使靠近陰極端一側的漂移區載流子濃度升高，減小導通壓降，但其非平衡載流子仍需復合消失，關斷速度依舊較慢。其三，短路陽極技術可加快載流子抽取，保證高電導調制效應的同時，也獲得導通壓降和關斷損耗的良好折衷。但短路陽極結構的引入，又會給器件帶來snapback效應，影響器件電流分布的均勻性。

目前LIGBT多采用SOI襯底。與硅襯底或者厚層SOI型LIGBT相比較，薄SOI型LIGBT具有明顯的優點：硅襯底或者厚層SOI型LIGBT多采用結隔離技術或者深的介質隔離技術，寄生參數大，工藝實現復雜，制造成本高；薄SOI型LIGBT便于采用具有完全電隔離特性的介質隔離技術，隔離面積窄，寄生參數小，而且易與功率集成電路的高低壓器件工藝兼容，制造成本低。

本發明提出一種新型的薄SOI短路陽極結構，可在小元胞尺寸下消除snapback效應，同時獲得低導通壓降和低關斷損耗。

發明內容

本發明的目的，就是針對上述問題，提出一種薄SOI短路陽極LIGBT。

本發明的技術方案是：

一種薄SOI短路陽極LIGBT，包括自下而上依次層疊設置的P襯底1、埋氧層2和頂部半導體層；沿器件橫向方向，所述的頂部半導體層從器件一側到另一側依次具有陰極結構、P阱區4、N漂移區3和陽極結構；所述陰極結構包括P+體接觸區6和N+陰極區5，所述P+體接觸區6的底部與埋氧層2接觸，所述N+陰極區5位于P阱區4上層，且N+陰極區5與P+體接觸區6和P阱區4接觸，P+體接觸區6與P阱區4接觸；P+體接觸區6和N+陰極區5的共同引出端為陰極；所述P阱區4與N漂移區3接觸；在所述N+陰極區5與N漂移區3之間的P阱區4上表面具有柵極結構；所述柵極結構包括柵介質7和覆蓋在柵介質7之上的柵多晶硅8，柵多晶硅8的引出端為柵電極；所述陽極結構包括沿器件縱向方向交替排列的P+陽極區9和N+陽極區10，所述P+陽極區9和N+陽極區10與N漂移區3和埋氧層2接觸，所述P+陽極區9和N+陽極區10的共同引出端為陽極；其特征在于，還包括N型島11，所述N型島11位于P+陽極區9和N+陽極區10靠近陰極結構的一側，沿器件縱向方向，所述N型島11為間斷分布排列，且N型島11的底部與埋氧層2接觸，相鄰N型島11之間為N漂移區3。

上述方案中，所述器件橫向方向與器件縱向方向位于同一水平面且相互垂直，與器件垂直方向構成三維直角坐標系，與圖1中對應的是，器件橫向方向對應X軸，器件垂直方向對應Y軸，器件縱向方向對應Z軸。

進一步的，所述N型島11與P+陽極區9和N+陽極區10在橫向上被N漂移區3間隔。

進一步的，所述N型島11與P+陽極區9和N+陽極區10接觸。

更進一步的，相鄰N型島11的縱向間距相等；

更進一步的，相鄰N型島11的縱向間距不相等，且其縱向間距在越靠近N+陽極區10處越大。

本發明的有益效果為，相對于傳統的短路陽極LIGBT，本發明可在小元胞尺寸下抑制snapback效應，同時獲得導通壓降和關斷損耗的良好折衷，且易與功率集成電路的高低壓器件工藝兼容，制作成本低。

附圖說明

圖1為本發明提出的實施例1元胞結構示意圖；

圖2為本發明提出的實施例2元胞結構示意圖；

圖3為本發明提出的實施例3元胞結構示意圖；