[发明专利]一种具有可控集电极槽的SOI LIGBT

摘要

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种具有可控集电极槽的SOI LIGBT。本发明相对与传统结构，主要在集电极端引入可控集电极槽结构和集电极端引入多个槽栅结构。正向导通时，槽集电极相对于集电极的偏置电压为负值，集电极槽侧壁形成高浓度的P型反型层以增加空穴注入，而分段式槽栅结构起到空穴抽取的阻挡层；因此，漂移区内空穴/电子浓度提高，有利获得更低的正向导通压降；同时，由于N+集电区位于P+集电区上表面，未与N型漂移区接触，因此新器件没有电压折回效应。本发明的有益效果为，相对于传统短路阳极‑LIGBT结构，本发明具有更快的关断速度和更低的正向导通压降，而且没有电压折回效应。

主权项

一种具有可控集电极槽的SOI LIGBT，包括自下而上的衬底层(1)、绝缘介质层(2)和N型漂移区(3)；所述N型漂移区(3)一端包括发射极结构和栅极结构，另一端包括集电极结构和集电极槽结构；所述的发射极结构包括P阱区(4)、P+体接触区(5)和N+发射区(6)，所述P+体接触区(5)和所述N+发射区(6)位于所述P阱区(4)上表面，且所述N+发射区(6)位于所述P+体接触区(5)两侧，所述P+体接触区(5)和N+发射区(6)的共同引出端为发射极；其特征包括：所述的栅极结构包括平面栅结构和多个槽栅结构，所述的槽栅结构包括：位于P阱区(4)远离漂移区(3)一侧的槽栅介质(72)和所述槽栅介质层(72)中的槽栅多晶硅层(82)，且所述槽栅介质层(72)与N+发射区(6)和P阱区(4)接触；位于P阱区(4)靠近漂移区(3)一侧的分段式槽栅，所述分段式槽栅为沿器件同时与水平面和垂直面垂直的第三维方向具有分段结构，每一段槽栅包含槽栅介质层(73)和所述槽栅介质层(73)中的槽栅多晶硅层(83)，且所述槽栅介质层(73)一侧与N+发射区(6)和P阱区(4)接触，另一侧与N型漂移区(3)接触；所述的槽栅结构的结深大于所述的P阱区(4)的结深；所述的平面栅结构包括栅介质(71)和所述栅介质层(71)之上的栅多晶硅层(81)，所述栅介质层(71)位于所述P阱区(4)之上且与所述N+发射区(6)有部分交叠；所述平面栅结构覆盖分段式槽栅介质(73)之间的漂移区(3)；所述栅多晶硅层(81)、槽栅多晶硅层(82)与槽栅多晶硅层(83)的共同引出端为栅极；所述集电极结构包括P+集电区(9)和N+集电区(10)，所述P+集电区(9)位于所述N型漂移区(3)上表面，所述N+集电区(10)位于所述P+集电区(9)上表面；所述P+集电区(9)和所述N+集电区(10)的共同引出端为集电极；所述集电极槽结构横向穿过所述N+集电区(10)和P+集电区(9)，并延伸到所述N型漂移区(3)中，集电极槽结构的纵向深度大于P+集电区(9)；所述集电极槽结构包括槽介质层(12)和槽多晶硅层(13)，所述槽多晶硅层(13)的引出端为槽集电极；所述的槽集电极与集电极之间存在偏置电压：器件导通时槽集电极相对于集电极的电压为负值，器件关断时槽集电极相对于集电极的电压为正值。