[发明专利]一种带有电荷可调型场板的横向绝缘栅双极型晶体管

说明书

本发明公开了一种带有电荷可调型场板的横向绝缘栅双极型晶体管，包括P型衬底，P型衬底上设有N型漂移区和P型阱，P型阱上设有阴极接触区和第一场氧化层，N型漂移区上设有P型阳极接触区和第二场氧化层，第一场氧化层和第二场氧化层上方设有介质层，其特征在于，所述第一场氧化层表面设有多个感应电容电极板，所述第二场氧化层表面设有多个电荷可调型场板，所述介质层表面设有多个上层电荷可调型场板，且每一个感应电容电极板和一个与之一一对应的电荷可调型场板或上层电荷可调型场板通过重掺杂的多晶硅或金属互连线相连接。该结构器件的漂移区电场分布均匀，耐压所需漂移区长度小，电流能力强，导通损耗和开关损耗小。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，更具体的说，是关于一种适用于高压应用的横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)，适用于打印机、电动机、平板显示器等高电压、大电流领域的驱动芯片。

背景技术

横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)是一种可集成的双极型半导体器件，具有耐压高、电流能力大，易驱动，并且容易与CMOS工艺兼容的优点，在智能功率集成电路中得到广泛的应用。目前横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)设计的重点是如何合理缓和击穿电压与器件损耗之间的矛盾，器件损耗包括导通损耗和开关损耗两部分，导通损耗和开关损耗都与器件的漂移区长度密切相关，因此，横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)的设计目标就是以尽量小的漂移区长度来实现达到器件的击穿电压。为了实现设计目标，当前人们的设计方法主要集中在对横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)的漂移区浓度设计上，并通过埋层、电阻场极板、Super Junction、漂移区渐变掺杂等技术来减小器件表面电场强度(ReducdSfurace Field,简称RESURF)，以实现击穿电压与器件损耗的折中。

为使横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)器件有更好的作用，提高器件的横向耐压能力以减小器件的漂移区长度是个重要的研究课题。场板技术是优化横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)器件表面电场、提高器件横向耐压能力的一种重要技术，而传统场板上不均匀的电荷分布使得器件并不能获得理想的表面电场分布，因此传统场板技术需要进一步的研究和改进。

发明内容

本发明提供一种带有电荷可调型场板的横向绝缘栅双极型晶体管，该器件中场板上的电荷可通过参数设计进行调节，使器件具有更高的横向耐压能力，更小的导通损耗和开关损耗。

本发明的技术方案如下：

1、一种带有电荷可调型场板的横向绝缘栅双极型晶体管，包括：P型半导体衬底，在P型半导体衬底上设置有N型漂移区和P型阱，在P型阱上设有N型阴极接触区、P型阴极接触区和第一场氧化层，在N型漂移区上设有P型阳极接触区和第二场氧化层，在P型阳极接触区上连接有阳极金属，在N型阴极接触区和P型阴极接触区上连接有阴极金属，在部分N型漂移区和部分P型阱上方设有栅氧化层，且栅氧化层的一端和N型阴极接触区的边界相抵，所述栅氧化层的另一端与第二场氧化层的边界相抵，在栅氧化层表面设有多晶硅栅，且多晶硅栅延伸至第二场氧化层的上方，在第一场氧化层、P型阴极接触区、N型阴极接触区、多晶硅栅、第二场氧化层和P型阳极接触区的上方设有介质层，其特征在于，所述第一场氧化层表面设有若干感应电容电极板，所述第二场氧化层表面设有若干电荷可调型场板，所述介质层表面设有若干上层电荷可调型场板，每一个电荷可调型场板和一个与之一一对应的感应电容电极板通过重掺杂的多晶硅或金属互连线相连接，每一个上层电荷可调型场板和一个与之一一对应的感应电容电极板通过重掺杂的多晶硅或金属互连线相连接。

进一步地，所述电荷可调型场板、上层电荷可调型场板和感应电容电极板的长度各不相同，可以根据设计需要分别进行调节。

进一步地，所述感应电容电极板即可以位于第一场板氧层表面，也可以位于介质层的表面。

本发明进一步公开了一种应用于打印机、电动机或者平板显示器上的驱动芯片，采用上述带有电荷可调型场板的横向绝缘栅双极型晶体管。