[发明专利]一种自驱动阳极辅助栅横向绝缘栅双极型晶体管

说明书

本发明公开了一种自驱动阳极辅助栅横向绝缘栅双极型晶体管；所述自驱动阳极辅助栅横向绝缘栅双极型晶体管以SOI为衬底，采用自驱动阳极辅助栅极的设计结构，在保证器件较小关断时间的前提下，可以消除器件导通时的负阻效应，提高器件的工作稳定性；此外，该器件可以采用现有常规集成电路制造工艺步骤实现，并且这种器件设计还可以减小器件的横向尺寸，提高电流导通能力。

技术领域

本发明涉及半导体电力电子器件技术领域中的电导调制型高压功率器件，具体是一种自驱动阳极辅助栅横向绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

以绝缘体上硅(SOI：Silicon On Insulator)为衬底材料制作的横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT：Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)，简称SOI-LIGBT，尤其是薄硅层SOI-LIGBT，是SOI高压集成电路的一个关键组成部分，它具有驱动简单，电流能力大，易于集成的优点，但是其关断速度远比横向双扩散金属-氧化物-半导体效应晶体管(LDMOS，Lateral Double-diffused MOSFET)的关断速度慢，导致其开关损耗较大，这影响了SOI横向绝缘栅双极性晶体管在功率集成电路中的应用。

提高LIGBT器件关断速度从而减小开关损耗的方法主要有三类：

一是降低漂移区内非平衡载流子的寿命，增加复合速率，以提高关断速度。事实上降低漂移区内非平衡载流子寿命的同时，其非平衡载流子总数也会减小，这将导致导通电阻增大，所以这种方法存在关断速度与导通电阻之间的折衷问题；

二是控制从阳极到漂移区的少数载流子注入水平，以达到导通电阻和关断时间的折衷；

三是在阳极区提供非平衡载流子抽出通道，在关断时迅速减少漂移区内非平衡载流子的总数，以提高器件的关断速度。非平衡载流子抽出通道的结构通常会影响少数载流子注入效率，即影响导通时漂移区内非平衡载流子总数，从而影响导通电阻。并且，在器件正向开启过程中，由于载流子从LDMOS导通模式向LIGBT导通模式的转换，导通过程中容易出现负阻效应。

针对通过在阳极区提供非平衡载流子抽出通道来提高LIGBT器件关断速度的方法，如图1～图5所示的现有技术中比较典型的器件结构包括常规阳极短路结构、分离阳极结构、介质隔离阳极短路结构、阳极辅助栅结构等。现有结构中要么器件正向导通能力弱，要么需要复杂的外部驱动电路，要么需要较大的额外设计面积。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中，器件正向导通能力弱，需要复杂的外部驱动电路，需要较大的额外设计面积等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种自驱动阳极辅助栅横向绝缘栅双极型晶体管，其特征在于：包括第二导电类型衬底层、绝缘介质层、第二导电类型阴极阱区、重掺杂第一导电类型阴极区、重掺杂第二导电类型阴极区、阴极接触区、栅极接触区、栅极介质层、第一导电类型漂移区、第一导电类型阳极缓冲区、重掺杂第二导电类型阳极区、阳极接触区、重掺杂第一导电类型阳极区、第二导电类型阳极阱区、阳极自驱动栅极介质层和阳极自驱动栅极接触区。

所述绝缘介质层覆盖于第二导电类型衬底层之上。

所述第一导电类型漂移区覆盖于绝缘介质层之上。

所述第二导电类型阴极阱区和第一导电类型阳极缓冲区均覆盖于第一导电类型漂移区之上的部分表面。

所述重掺杂第一导电类型阴极区和重掺杂第二导电类型阴极区覆盖于第二导电类型阴极阱区之上的部分表面。

所述阴极接触区覆盖于重掺杂第二导电类型阴极区之上，所述阴极接触区还覆盖于重掺杂第一导电类型阴极区之上的部分表面。