[實用新型]一種具有可控集電極槽的SOILIGBT

有效

• 申請號: 201721104029.X
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN207233738U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 羅小蓉;魏杰;黃琳華;鄧高強;趙哲言;劉慶;曹厚華;孫燕;莫日華;曾莉堯
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 孫一峰

技術領域

本發明屬于功率半導體技術領域，涉及一種具有可控集電極槽的SOI LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，橫向絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種MOSFET場效應和雙極型晶體管(Bipolar junction transistor，BJT)等效復合的新型電力電子器件。它兼具了MOSFET輸入阻抗高和驅動簡單的優點，以及BJT器件電流密度高和低導通壓降的優勢，已成為現代電力電子電路應用中的核心電子元器件之一。因其在高壓大電流領域內獨特的優勢，IGBT器件廣泛應用于交通運輸、智能電網、家用電器、工業、醫學、航空航天等眾多領域。

LIGBT由于可以與COMS工藝良好兼容，且SOI技術具有泄漏電流小，便于隔離等優勢，因此，SOI LIGBT是單片功率集成芯片的核心元器件。導通狀態下，LIGBT器件漂移區內存在電導調制效應，因此漂移區內儲存有高濃度的電子空穴對；器件關斷過程中，空穴可以通過發射極端的體接觸區流出，而電子在集電極端沒有泄放通道，電子消失主要靠與空穴的復合，這使器件拖尾電流變長、關斷速度變慢和關斷損耗變大。

為了解決LIGBT長拖尾電流問題，研究者們提出了短路陽極LIGBT(SA-LIGBT，Shorted Anode LIGBT)，即在器件陽極端的P+集電區附近增加一個N+集電區，這樣電子就可以通過N+集電區高速抽取出，器件關斷速度被大大的加快。但是SA-LIGBT帶來的一個嚴重的問題就是Snapback效應。一般的解決辦法都是通過增大MOS模式下電子電流路徑上P+集電區與N+集電區之間的電阻來克服Snapback效應。文獻Juti-Hoon Chum，Dae-Seok Byeon，Jae-Keun Oh.，Min-Koo Han and Ysaln-lk Choi，【A Fast-Switching SOI SA-LIGBT without NDRregion】提出的SSA-LIGBT就是利用P+集電區和N+集電區中間高電阻率漂移區來產生足夠高的壓降，使P+集電區/N緩沖區二極管在較低的電壓下就發生電導調制效應，有效抑制Snapback效應。但SSA-LIGBT結構中P+集電區和N+集電區之間需要足夠長的漂移區才能有效消除Snapback效應，這極大的增加芯片面積和限制器件的電流密度，如圖1所示。文獻Long Zhang，Jing Zhu，Weifeng Sun，Yicheng Du，Hui Yu,，Keqin Huang and Longxing Shi，【A High Current Density SOI-LIGBT with Segmented Trenches in the Anode Region for Suppressing Negative Differential Resistance Regime】在SSA-LIGBT的P+集電區和N+集電區之間插入一個留縫隙的隔離槽，從而增加電子路徑上的電阻，有效的縮短了P+集電區和N+集電區之間 的距離，如圖2所示。該方法可消除Snapback效應，但是深槽制作會增加工藝難度和成本。此外，深槽處于集電極端，熱載流子注入比較嚴重，將影響器件的穩定性和可靠性。Kun Zhou,Tao Sun,Qing Liu,Bo Zhang,Zhaoji Li,and Xiaorong Luo，【A Snapback-free Shorted-anode SOILIGBT with Multi-Segment Anode】設計出多分離段陽極(Multi-segment anode，MSA)LIGBT，通過引入多段高濃度的P型埋層，并折疊P+集電區的分布路徑，有效增加電子電流路徑長度，從而在小尺寸元胞下有效抑制snapback效應，如圖3所示。

發明內容

本發明的目的，就是針對上述問題，提出一種具有可控集電極槽的SOI LIGBT。

本發明的技術方案是：一種具有可控集電極槽的SOI LIGBT，包括自下而上的襯底層1、絕緣介質層2和N型漂移區3；所述N型漂移區3一端包括發射極結構和柵極結構，另一端包括集電極結構和集電極槽結構；

所述的發射極結構包括P阱區4、P+體接觸區5和N+發射區6，所述P+體接觸區5和所述N+發射區6位于所述P阱區4上表面，且所述N+發射區6位于所述P+體接觸區5兩側，所述P+體接觸區5和N+發射區6的共同引出端為發射極；