[发明专利]一种SOI横向绝缘栅双极晶体管

说明书

本发明提供一种SOI横向绝缘栅双极晶体管，第一介质氧化层和浮空场板多晶硅电极构成纵向浮空场板，分布在整个第二导电类型漂移区中，形成纵向浮空场板阵列；在集电极区域以相同工艺形成与集电极接触电极相连的纵向场板，并且平行插入第二导电类型阱区，形成阳极电阻结构。本发明在器件开态时，纵向浮空场板表面能够形成积累层，提高了器件的饱和电流。第二导电类型阱区引入的纵向场板，能够精确控制阳极电阻的大小，消除了snapback现象对器件输出特性的影响，提高器件的稳定性。

技术领域

本发明属于功率半导体领域，主要提出了一种SOI横向绝缘栅双极晶体管。

背景技术

横向绝缘栅双极晶体管具有高输入阻抗，电压控制以及低导通电阻等优点，且具有纵向器件所不具有的易于集成的优势。因此，横向绝缘栅双极晶体管愈加受到重视与推崇，从而发展越发迅速，应用领域越发广泛。传统型横向绝缘栅双极晶体管导通时向漂移区注入空穴，产生电导调制效应，从而得到较大的电流密度。而在关断时，漂移区内的大量载流子只能依靠复合作用来消除，产生较大的的关断损耗。因此，在传统型横向绝缘栅双极晶体管的阳极引入阳极短路结构N+，使得漂移区中的载流子可被快速抽取，大幅提升了器件的关断速度。但同时，阳极N+的引入使得器件从单极导电模式转换为双极导电模式时，存在Snapback现象（I-V曲线迂回呈现负阻状态），这样的不稳定性限制了普通阳极短路结构IGBT器件的应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种具有纵向浮空场板的SOI横向绝缘栅双极晶体管，该结构提高了器件电流密度，消除了Snapback现象对器件输出特性的影响，提高器件的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种SOI横向绝缘栅双极晶体管，包括：

第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型重掺杂发射极区13，第一导电类型重掺杂集电极区14，第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型重掺杂发射极区23，第二导电类型重掺杂集电极区24，第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33，埋氧层34，多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42，金属条51，发射极接触电极52，集电极接触电极53；

其中，埋氧层34位于第一导电类型半导体衬底11上方，第二导电类型漂移区21位于埋氧层34上方，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第一导电类型重掺杂发射极区13和第二导电类型重掺杂发射极区23位于第一导电类型阱区12中，发射极接触电极52位于第一导电类型重掺杂发射极区13和第二导电类型重掺杂发射极区23的上表面；第一导电类型重掺杂集电极区14和第二导电类型重掺杂集电极区24位于第二导电类型阱区22中，集电极接触电极53位于第一导电类型重掺杂集电极区14和第二导电类型重掺杂集电极区24的上表面；第二介质氧化层32位于第一导电类型阱区12上方，并且左端与第二导电类型重掺杂发射极区23相接触，右端与第二导电类型漂移区21相接触；第三介质氧化层33位于第二介质氧化层32与第一导电类型重掺杂集电极区14之间的第二导电类型漂移区21的上表面；控制栅多晶硅电极42覆盖在第二介质氧化层32的上表面并部分延伸至第三介质氧化层33的上表面；

第一介质氧化层31和多晶硅电极41构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层31包围浮空场板多晶硅电极41，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区21中，形成纵向浮空场板阵列；

第一介质氧化层31和多晶硅电极41在集电极区域形成与集电极接触电极53相连的纵向场板，并且平行插入第二导电类型阱区22，形成阳极电阻结构。纵向浮空场板，与集电极区域纵向场板的第一介质氧化层31与和埋氧层34相连；