[发明专利]一种消除负阻效应的横向RC-IGBT器件结构

说明书

本发明提供了一种消除负阻效应的横向RC‑IGBT器件结构。该横向RC‑IGBT器件与在传统的横向IGBT器件相比，在器件的漂移区中心处存在氧化物隔离区域，且在该氧化物隔离区域内部存在一个低掺杂的硅区域。由于上述氧化物的隔离作用，在氧化物下方是传统的IGBT区域，因此可以正常导通正向导通模式的双极电流，且不存在负阻效应。在氧化物上方是续流二极管区域，因此可以正常导通反向导通模式的双极电流。通过调整氧化物上方和下方所占面积的比例，可以调整IGBT和续流二极管的性能分布。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种消除负阻效应的横向RC-IGBT器件结构。

背景技术

横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)，是一种可以兼容CMOS工艺的功率器件，其特点是可以由电压控制大电流的导通和关断。由于人们对芯片尺寸和功率密度的要求不断增加，因此产生了逆导型横向绝缘栅双极型晶体管(RC-LIGBT)。RC-LIGBT器件具有正向和反向的电流导通能力，因此在实际使用过程中就不需要再额外并联续流二极管使用。

在正向导通初期，传统的RC-LIGBT会由于空穴电流出现的延迟而引发负阻效应，这对多个RC-LIGBT并联使用的稳定性造成威胁。因此需要提出消除负阻效应的方法。

在正向阻断模式下，传统的RC-LIGBT主要靠漂移区的耗尽来承担电场，因此耐压水平不高。漂移区内刻蚀填充氧化物沟槽是一种提升耐压的方法，该方法采用氧化物来承受电场，平缓电场线分布，因此是一种有效的手段。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种消除负阻效应的横向RC-IGBT器件结构，以解决现有技术中的传统的RC-LIGBT的负阻效应，从而提高器件可靠性的问题。该RC-LIGBT 器件与传统器件相比，该横向RC-IGBT器件与在传统的横向IGBT器件相比，在器件的漂移区中心处存在氧化物隔离区域，且在该氧化物隔离区域内部存在一个低掺杂的硅区域。由于上述氧化物的隔离作用，在氧化物下方是传统的IGBT区域，因此可以正常导通正向导通模式的双极电流，且不存在负阻效应。在氧化物上方是续流二极管区域，因此可以正常导通反向导通模式的双极电流。通过调整氧化物上方和下方所占面积的比例，可以调整IGBT和续流二极管的性能分布。

作为优选，所述的RC-LIGBT器件的元胞宽度为17μm，有源区深度为25μm。

作为优选，所述的RC-LIGBT器件的氧化物沟槽深度为20μm。

作为优选，所述的RC-LIGBT器件所述的氧化物沟槽的侧墙和底部的厚度为2μm。

作为优选，所述的离子注入的N型阴极区和P型阳极区的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

本发明的有益效果在于：由于上述的氧化物沟槽将器件的IGBT区域和续流二极管区域隔离开，所以提出的RC-LIGBT不存在正向导通初期的负阻效应。而且氧化物沟槽的存在有益于器件耐压水平的提升。

附图说明

图1示出了传统RC-LIGBT结构示意图；

图2示出了基于本发明设计的RC-LIGBT结构示意图；

图3为选用的SOI基底；

图4为步骤③得到的产物；

图5为步骤④得到的产物。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明进行具体阐述。

传统RC-LIGBT结构如图1所示，本发明提出的RC-LIGBT半元胞结构如图2所示，与传统RC-LIGBT相比，本发明提出的RC-IGBT不同之处在于用氧化物将IGBT区域和续流二极管区域隔离开。如图3～5所示，其背面结构具体制作步骤如下：