[发明专利]一种RC-LIGBT器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体集成电路领域，涉及横向绝缘栅双极型晶体管（Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，LIGBT），具体涉及横向逆导型绝缘栅双极型晶体管（Reverse Conducting-LIGBT，RC-LIGBT）。

背景技术

横向绝缘栅双极型晶体管（LIGBT）是功率集成电路中的新型部件。它既有LDMOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代功率半导体集成电路的核心部件之一。文献(Shigeki T.,Akio N.,Youichi A.,Satoshi S.and Norihito T.Carrier-Storage Effect and Extraction-Enhanced Lateral IGBT(E²LIGBT):A Super-High Speed and Low On-state Voltage LIGBT Superior to LDMOSFET.Proceedings of 2012 International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs,2012,pp.393-396）指出，相同电流能力下，LIGBT所需面积仅为传统LDMOS的八分之一，该特性大幅降低了功率芯片的面积，提高了芯片成品率，降低了生产成本。因而，目前基于LIGBT功率半导体集成电路被广泛地应用在诸如通信、能源、交通、工业、医学、家用电器及航空航天等国民经济的各个领域。

从LIGBT器件发明以来，人们一直致力于改善LIGBT的性能。经过二十几年的发展，器件性能得到了稳步的提升。在集成电路系统中，LIGBT器件通常需要配合续流二极管（Free Wheeling Diode）使用以确保系统的安全稳定。因此在传统功率集成电路中，通常会将FWD与LIGBT反向并联。然而，该FWD不仅占用了芯片面积，增加了成本，此外额外所需的金属布线增大了芯片内部连线的寄生效应。

为了使得LIGBT具有反向续流能力，常规上在器件的P+集电区11处引入一个与金属集电极接触的N+集电极短路区12，如图1所示。器件中P型基区4、N型漂移区7和N+集电极短路区12形成了寄生二极管结构，在续流模式下该寄生二极管导通电流。但N+集电极短路区12的引入给器件的正向导通特性造成了不利影响，这是因为器件结构中沟道区、漂移区和N+集电极短路区12形成了寄生LDMOS结构，在小电流条件下，从沟道注入N型漂移区7的电子直接从N+集电极短路区12流出，此时电压主要降落在器件的N型漂移区7中，导致P+集电区11与N型电场截止区10形成的PN结J1无法开启，漂移区中无法形成电导调制效应，导致器件呈现出LDMOS特性。当电子电流增大到一定程度，P+集电区11与N型电场截止区10形成的PN结J1上压降超过结开启电压时，P+集电区11向N型漂移区7中注入空穴，此时随着电流的提高，由于电导调制效应，器件的正向压降会迅速下降，使得器件电流-电压曲线呈现出负阻现象。在低温条件下负阻现象更加明显，甚至导致器件中P+集电区11与N型电场截止区10形成的PN结J1无法正常开启，这严重影响了LIGBT器件的稳定性和可靠性。

发明内容

为了抑制传统RC-LIGBT器件的负阻现象，提高器件的稳定性和可靠性，本发明提供一种能完全消除负阻效应的RC-LIGBT器件。

本发明技术方案如下：