[实用新型]一种提高电流密度的绝缘体上硅P型半导体组合器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压功率半导体器件领域，是关于一种适用于高压应用的提高电流密度的绝缘体上硅P型半导体组合器件。

背景技术

随着人们对现代化生活需求的日益增强，功率半导体器件的性能越来越受到关注，其中功率半导体器件的可集成性、高耐压、大电流和与低压电路部分的良好的隔离能力是人们最大的技术要求。决定功率集成电路处理高电压、大电流能力大小的因素除了功率半导体器件的种类以外，功率半导体器件的结构和制造工艺也是重要的影响因素。

长久以来，人们采用的功率半导体器件为高压三级管和高压绝缘栅场效应晶体管。这两种器件在满足人们基本的高耐压和可集成性的需求的同时，也给功率集成电路带来了许多的负面影响。对于高压三级管，它的不足有输入阻抗很低，开关速度不高。尽管高压绝缘栅场效应晶体管的输入阻抗非常高，但是电流驱动能力有限，除此之外，它的高耐压和高的导通阻抗呈现出不可避免的矛盾。

随着科学技术的发展，绝缘栅双极型器件的出现解决了人们对功率半导体器件的大部分需求。绝缘栅双极型器件集合了高压三极管和绝缘栅场效应晶体管的优势，具有高的输入阻抗、高的开关速度、高耐压、大的电流驱动能力和低导通阻抗等性能。但是，绝缘栅双极型器件是纵向器件，可集成性能差。后来出现的横向绝缘栅双极型器件解决了这一问题。

功率半导体器件的可集成性、高耐压、大电流的需求解决后，它的隔离性成为主要的矛盾。主要是在体硅工艺中，高压电路和低压电路同时集成在一个芯片上，高压电路的漏电流会比较高，因此会通过衬底进入低压电路引发低压电路的闩锁，最终造成芯片烧毁。为了解决这一问题，人们提出了绝缘体上硅工艺。

绝缘体上硅工艺的出现有效地解决了功率半导体器件的隔离问题。目前绝缘体上横向绝缘栅双极型器件已成为功率半导体器件的主力军，广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

围绕着绝缘体上横向绝缘栅双极型器件的一个较大的问题是，与纵向器件相比电流密度不够高，因此常常以加大器件的面积来获得高的电流驱动能力，因而耗费大量的芯片面积，增加了成本。本文介绍了一种新型的提高电流密度的绝缘体上硅P型半导体组合器件，在不增加版图面积的前提下，与同尺寸的普通绝缘体上P型横向绝缘栅双极型器件相比，电流密度大幅度增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够在不改变器件面积的基础上有效提高器件电流密度的绝缘体上硅P型半导体组合器件。

本实用新型采用如下技术方案：

一种提高电流密度的绝缘体上硅P型半导体组合器件，包括：N型衬底，在N型衬底上设有埋氧层，其特征在于，在埋氧层中央设有N型深阱，在N型深阱上设有N型体接触区和P型源区且在N型体接触区和P型源区上设有连通二者的源极金属，在埋氧层上还设有第一隔离区和第二隔离区，由所述的第一隔离区和第二隔离区向埋氧层中心延伸并由此分割形成绝缘栅双极型器件区和高压三极管区，在绝缘栅双极型器件区内设有绝缘栅双极型器件，所述的绝缘栅双极型器件中的源区采用所述的P型源区且所述的P型源区位于绝缘栅双极型器件区内，在高压三极管区内设有高压三极管，所述的高压三极管中的集电区采用所述的N型体接触区，所述的N型体接触区位于高压三极管区内，所述的绝缘栅双极型器件中的第一漏极金属通过第二金属与所述的高压三极管中的第一基极金属连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型的半导体组合半导体器件分为两个部分，其中一个部分用于制作绝缘栅双极型器件，另一部分用于制作高压三极管，并同过第二金属将绝缘栅双极型器件的漏极和高压三极管的基极连接在一起，可以在不改变器件总面积的基础上有效的将前者的漏极电流作为流过高压三极管的基极电流进一步放大，从而提高电流密度。该半导体组合器件的等效电路图参见附图4，图5显示了本实用新型的半导体组合器件与相同面积的绝缘栅双极型器件的电流密度的比较，可见，本实用新型的半导体组合器件的电流密度比一般绝缘栅双极型器件的电流密度大大提高了。

(2)本实用新型器件的好处在于可以通过调整第一隔离区101与第二隔离区102的夹角来优化绝缘栅双极型器件和高压三极管的版图面积的比例，以达到整个组合半导体器件的电流密度与其他性能(如散热情况等)折衷的最优效果。

(3)本实用新型器件的在提高电流密度的同时与传统器件相比，并不改变器件原来的版图面积。