[发明专利]一种短路阳极SOI LIGBT

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有交替NP耐压缓冲层结构的短路阳极SOI LIGBT。本发明与传统的短路阳极LIGBT相比，无高浓度的场截止层，而在阳极区域引入交替分布的N型岛区和P型岛区。在正向阻断时，P型岛区完全耗尽，不全耗尽的N型岛区将起到场截止的作用。器件处于单极模式导通时，受到P型岛区电子势垒阻挡，漂移区内电子电流流经N型岛区，以及岛区与阳极结构之间的高阻漂移区，最后被N+阳极收集。本发明的有益效果为，相比于传统LIGBT，具有更快的关断速度和和损耗；相比于传统的具有连续场截止层的短路阳极LIGBT，本发明在更小的纵向元胞尺寸下消除了电压折回现象。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种短路阳极SOI LIGBT(LateralInsulated Gate Bipolar Transistor，横向绝缘栅双极型晶体管)。

背景技术

IGBT具有场效应晶体管高速开关及电压驱动的特性，同时具备双极晶体管低饱和电压的特性及易实现较大电流的能力。横向IGBT(LIGBT)易于集成在功率集成电路中，尤其是SOI基LIGBT可完全消除体硅LIGBT衬底空穴电子对注入，且采用介质隔离的SOI技术易实现器件的完全电气隔离，促使SOI LIGBT广泛应用于电力电子、工业自动化、航空航天等高新技术产业。

IGBT在关态时，阳极区的电子势垒迫使存储在漂移区的载流子通过复合消失，使得IGBT的关断速度减慢。而短路阳极技术是在阳极端引入N型阳极区，存储在漂移区内的大量电子可通过其快速抽取，电流拖尾时间减小，关断速度加快，从而小其关断损耗，进而也获得导通压降和关断损耗的良好折衷。但短路阳极结构的引入，使得器件处于单极模式时，流经漂移区的电流均为电子电流，电子电流由N型集电区收集，形成MOSFET导通模式。而当器件集电极和发射极之间电压增大至使得集电区PN结(P型集电区与N型场截止区构成的PN结)开启时，大量空穴开始注入漂移区发生电导调制效应，器件的正向导通电压大幅降低，形成IGBT导通模式。由于MOSFET模式到IGBT模式的转换带来的电导调制作用，给器件带来电压折回效应，影响器件电流分布的均匀性。本发明提出一种新型的短路阳极结构，可在小元胞尺寸下消除电压折回效应，同时获得低导通压降和低关断损耗。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种具有交替NP耐压缓冲层结构的短路阳极SOI LIGBT。

本发明的技术方案是：

一种短路阳极SOI LIGBT，包括自下而上依次层叠设置的P衬底1、埋氧层2和顶部半导体层；沿器件横向方向，所述的顶部半导体层从器件一侧到另一侧依次具有阴极结构、P阱区4、N漂移区3和阳极结构；所述阴极结构包括P+体接触区6和N+阴极区5，所述P+体接触区6的底部与埋氧层2接触，所述N+阴极区5位于P阱区4上层，且N+阴极区5与P+体接触区6和P阱区4接触，P+体接触区6与P阱区4接触；P+体接触区6和N+阴极区5的共同引出端为阴极；所述P阱区4与N漂移区3接触；在所述N+阴极区5与N漂移区3之间的P阱区4上表面具有栅极结构；所述栅极结构包括栅介质7和覆盖在栅介质7之上的栅多晶硅8，栅多晶硅8的引出端为栅电极；所述阳极结构包括沿器件纵向方向交替排列的P+阳极区9和N+阳极区10，所述P+阳极区9和N+阳极区10与N漂移区3和埋氧层2接触，所述P+阳极区9和N+阳极区10的共同引出端为阳极；

其特征在于，还包括N型岛区11和P型岛区12，所述N型岛区11和P型岛区12位于P+阳极区9和N+阳极区10靠近阴极结构的一侧，沿器件纵向方向，所述N型岛区11和P型岛区12交替排列，且N型岛区11和P型岛区12的底部与埋氧层2接触。

上述方案中，所述器件横向方向与器件纵向方向位于同一水平面且相互垂直，与器件垂直方向构成三维直角坐标系，与图1中对应的是，器件横向方向对应X轴，器件垂直方向对应Y轴，器件纵向方向对应Z轴。

进一步的，所述N型岛区11和P型岛区12与P+阳极区9和N+阳极区10在横向上被N漂移区3间隔。