[發明專利]一種集成LDMOS和LIGBT的復合型RC-LIGBT器件

有效

• 申請號: 201910023563.5
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109742090B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 陳偉中;李順;黃義;賀利軍;秦窈
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L29/06;H01L29/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明公開了一種集成LDMOS和LIGBT的復合型RC?LIGBT器件，包括左右兩邊呈對稱結構且共用一個發射極的LDMOS有源區以及LIGBT有源區；LDMOS有源區溝道受柵極Ⅰ控制，LIGBT有源區溝道受柵極Ⅱ控制，金屬集電極Ⅰ與金屬集電極Ⅱ相連。具有以下優點：在正向導通時消除snapback效應；由于LDMOS區中集電極N?Collector的存在，在反向導通時使其具有反向導通能力，由于無集電極P?Collector對電流的阻擋作用，復合型RC?LIGBT的反向導通能力優于傳統RC?LIGBT。本發明的復合型RC?LIGBT工藝與傳統RC?LIGT工藝兼容，只需要版圖設計，無需額外工藝。

技術領域

本發明屬于功率半導體器件領域，具體涉及一種集成LDMOS和LIGBT的復合型RC-LIGBT器件。

背景技術

LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，橫向擴散金屬氧化物半導體)是一種常用的功率半導體器件；除了具有可顯著提高器件的擊穿電壓的漂移區外；同時還具有開關速度快、易于集成、內部集成反并聯的二極管等優點，被廣泛應用于高壓高頻領域。但由于LDMOS在正向導通時只通過單一的電子導電，故存在電流密度低、正向導通電阻大等缺點。

LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，橫向絕緣柵雙極型晶體管)最初是由LDMOS改造而來，是一種集成了LDMOS和BJT管二者優點的復合型半導體器件，具有柵極電壓控制、電流密度大、導通壓降小等優勢，目前已經被廣泛應用于高鐵動車、新能源裝備和各類電子消費等領域。但是由于LIGBT不具備反向導通能力，因此在實際使用中通常都需要在LIGBT旁邊并聯一個反向的續流二極管以起到保護的作用。同時為了提高器件的集成度，降低制造成本，人們開始嘗試將起保護作用的續流二極管集成在LIGBT的內部，將LIGBT部分集電極P-Collector用N-Collector替代，在晶體管內部集成了一個P-body/N-drift/N-Collector續流二極管，成為RC-LIGBT(Reverse-Conducting LateralInsulated Gate Bipolar Transistor,逆導型橫向絕緣柵雙極型晶體管)，這一改動不僅使器件具備了反向導通能力，而且大大減小了芯片的尺寸，能夠降低生產成本。

傳統的RC-LIGBT在使用中仍然存在著一些不可忽視的缺點：例如在正向導通時，初期由于集電極N-Collector的存在，從發射極注入漂移區的電子會首先通過N-collector流出集電極，此時只有電子導電，稱為單極性導電模式；隨著流過P-Collector(14)的電流逐漸增大，P-Collector和N-漂移區形成的PN結之間的電壓V_PN會逐漸增大，當V_PN≥0.7V時，PN結導通，大量空穴從P-Collector注入N-漂移區，發生電導調制效應，使晶體管進入雙極性導電模式，反映到正向導通曲線上時就會產生一個“電壓回跳現象”，曲線上的電壓和電流會產生突變，即出現負阻效應，又稱snapback效應，該現象會帶來一系列問題從而影響RC-LIGBT器件的可靠性，比如會造成局部電流過大，使器件無法正常工作甚至燒毀，進而導致整個電路的崩潰。

因此為了能夠更好的促進RC-LIGBT的應用，需要對RC-LIGBT進行進一步改進，以避免snapback效應的出現，從而加強RC-LIGBT器件的可靠性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種集成LDMOS和LIGBT的復合型RC-LIGBT器件。

為實現上述發明目的，本發明提供如下技術方案：

一種集成LDMOS和LIGBT的復合型RC-LIGBT器件，所述復合型RC-LIGBT器件包括左邊的LDMOS有源區以及右邊的LIGBT有源區，左右兩邊呈對稱結構。