[发明专利]一种SOI横向绝缘栅双极型晶体管器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，具体涉及一种横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)。

背景技术

横向绝缘栅双极型晶体管LIGBT(Lateral Insulated-gate BipolarTransistor)常用于高压功率驱动集成电路的输出级，以改进横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管LDMOS(Lateral Double-diffused Transistor)耐压与导通电阻之间的矛盾。SOI(Silicon on Insulator)技术以其理想的介质隔离性能、相对简单的介质隔离工艺，使得SOI器件具有寄生效应小、速度快、功耗低、集成度高、抗辐照能力强等优点。基于SOI技术的可集成LIGBT器件被称为SOI LIGBT器件(SOI横向绝缘栅双极型晶体管)，由于SOI LIGBT器件与材料衬底和其它高低压器件间采用完全的介质隔离，有利于避免SOI LIGBT器件发生闩锁效应，且器件易作为高端或低端开关与其他高低压器件一起单片集成于高压功率集成电路中。

图1给出了常规的SOI LIGBT器件结构图，包括衬底1、埋氧层2、漂移区3、第一阴极区4、阴极体区5、缓冲层6、第一阳极区7、第二阴极区8、阴极金属电极9、阳极金属电极10、多晶硅栅11、氧化层12、衬底金属电极13。常规的SOI LIGBT器件可以为N沟道或P沟道，当为N沟道时，衬底1可为P型或N型，漂移区3为N^-型，第一阴极区4、第一阳极区7为P⁺型，阴极体区5为P型，缓冲层6为N型，第二阴极区8为N⁺型，导通时阳极端注入的少数载流子为空穴，阴极端注入的少数载流子为电子；当为P沟道时，衬底1可为N型或P型，漂移区3为P^-型，第一阴极区4、第一阳极区7为N⁺型，阴极体区5为N型，缓冲层6为P型，第二阴极区8为P⁺型，导通时阳极端注入的少数载流子为电子，阴极端注入的少数载流子为空穴。SOI LIGBT器件有第一阳极区7，第一阳极区7与缓冲层6、漂移区3、阴极体区5和第二阴极区8构成了寄生晶闸管结构，大电流工作时易于发生闩锁效应，使得SOI LIGBT器件失去栅控能力，器件失效。此外，常规的SOI LIGBT器件的第一阳极区7将要向漂移区3注入少数载流子，则在漂移区3中存储有少数载流子电荷；当SOILIGBT器件关断(多晶硅栅11电压降为0)时，这些存储的电荷不能立即去掉，只有通过少数载流子的复合才能消失，于是就需要一定的时间(决定于少数载流子寿命)，从而SOI LIGBT器件的漏极电流也就相应地不能马上关断，即漏极电流波形有一个较长时间的拖尾——关断时间较长。SOI LIGBT器件导通时电流越大，第一阳极区7向漂移区3注入少数载流子就越多，关断时存储的电荷就越多，所需的关断时间就越长。这样就导致了SOI LIGBT器件中增大电流和提高关断速度的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有的SOI横向绝缘栅双极型晶体管器件增大电流和提高关断速度的矛盾，提供一种SOI LIGBT器件。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种SOI横向绝缘栅双极型晶体管器件，包括衬底、埋氧层、漂移区、第一阴极区、阴极体区、缓冲层、第一阳极区、第二阴极区、阴极金属电极、阳极金属电极、多晶硅栅、氧化层、衬底金属电极，其特征在于，在阳极端的阳极金属电极下表面位置向下延伸有第一槽，所述第一槽向下贯穿第一阳极区和缓冲层，第一槽靠中心侧从上到下依次为第一阳极区、缓冲层和漂移区，第一槽靠边缘侧从上到下依次为第二阳极区、缓冲层和漂移区，所述第一槽内淀积有第一槽氧化层，所述阳极金属电极向下延伸填充满第一槽；

在阴极端的多晶硅栅下表面位置向下贯穿氧化层延伸有第二槽，所述第二槽向下贯穿第二阴极区和阴极体区，第二槽靠中心侧为漂移区，第二槽靠边缘侧从上到下依次为第二阴极区、阴极体区和漂移区，所述第二槽内淀积有第二槽氧化层，所述多晶硅栅向下延伸填充满第二槽。

在上述结构的基础上，为了强化第一槽的功能，在第一槽靠边缘侧的阳极金属电极下表面位置向下延伸有第三槽，所述第三槽向下贯穿第二阳极区和缓冲层，第三槽靠中心侧从上到下依次为第二阳极区、缓冲层和漂移区，第三槽靠边缘侧即为阳极端的边缘，所述第三槽内淀积有第三槽氧化层，所述阳极金属电极向下延伸填充满第三槽。