[實用新型]一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管

有效

• 申請號: 201922134203.0
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN210723040U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 田濤;張營
• 申請（專利權）人: 濟寧學院
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 丁鵬鵬

本實用新型公開一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，屬于半導體集成電路技術領域，包括NMOS管A、自偏置PMOS管B、NMOS管C，NMOS管A的N+漏區與NMOS管C的N+源區通過金屬互連，NMOS管A的N+源區與PMOS管B的P+漏區相連，二者通過金屬短接作為本實用新型器件的陰極，與上述陰極金屬相連的多晶硅作為PMOS管B的柵極，傳統硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的陽極作為本實用新型器件的陽極，本實用新型與現有技術的絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管相比，在相等的導通壓降情況下，具有更大的電流密度，更小的導通損耗和芯片面積，解決了現有技術中出現的問題。

技術領域

本實用新型涉及一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，屬于半導體集成電路技術領域。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是MOS柵器件結構與雙極型晶體管結構相結合進化而成的復合型功率器件，同時具備MOS管與雙極型晶體管的特點，具有良好的通態電流和開關損耗之間的折中關系，其橫向結構在功率集成電路中得到了廣泛的應用；如中國專利申請號為：201510998522.X，公開的一種橫向絕緣柵雙極型晶體管，它在現有技術LIGBT器件的基礎上增加了電場加強單元，此單元加強單元由加速柵極、加速柵極重摻雜區、高阻導電區、接地摻雜區、接地電極組成，此電場加強單元用于產生一個從陽極指向電場加強單元下表面的電場，電場加強單元通過絕緣介質與漂移區隔離，此結構雖然能提高電流密度，但存在漏電流較大和需額外的驅動電路的問題。再如，文獻“AComposite Structure NamedSelf-adjusted ConductivityModulation SOI-LIGBT with Low On-state Voltage”中，提出了一種電導自調制的具有低導通壓降的LIGBT器件，但此器件需要制作隔離介質區，需要復雜的刻槽工藝。

綜上，怎樣在相等的導通壓降情況下，獲得具有更大的電流密度，更小的導通損耗和芯片面積的絕緣柵雙極型晶體管成為目前亟需解決的技術問題。

實用新型內容

針對現有技術中存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，解決了現有技術中出現的問題。

本實用新型所述的一種大電流絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管，包括P型襯底，P型襯底的上方依次設有埋氧、N型外延層和N型緩沖層，N型外延層的上方設有晶體管的陽極、陰極和柵極，N型外延層的上方設有NMOS管A、自偏置PMOS管B和NMOS管C，N型外延層的上方一側設有第一P型阱區和第二P型阱區，第一P型阱區和第二P型阱區分別靠近晶體管的陽極和陰極，其中NMOS管A設置在第二P型阱區內，自偏置PMOS管B跨接在所述第一P型阱區和第二P型阱區之間，NMOS管C跨接在第一P型阱區和N型外延層之間，NMOS管A與自偏置PMOS管B相連，NMOS管A包括A管N+漏區、A管N+源區，自偏置PMOS管B包括B管P+漏區，NMOS管C包括C管N+源區，其中A管N+漏區與C管N+源區互連，A管N+源區與B管P+漏區相連后通過陰極金屬短接引出作為晶體管的陰極，N型緩沖層設置在N型外延層的一側，N型緩沖層上層遠離晶體管陰極方向的一側設有P+陽極區，C管N+源區、第一P型阱區、N型外延層共同構成NPN型寄生三極管，第一P型阱區、N型外延層和P+陽極區共同構成PNP型三極管。

本實用新型晶體管的陰極區與現有技術硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的陰極區不同，分為NMOS管A、自偏置PMOS管B、NMOS管C，管A、管B和管C分布緊湊。NMOS管A的柵極與NMOS管C的柵極互連作為器件的柵極(Gate)，NMOS管A的N+漏區與NMOS管C的N+源區互連，NMOS管A的N+源區與自偏置PMOS管B的P+漏區相連，二者通過陰極金屬短接作為本實用新型器件的陰極(Cathode)，與上述陰極金屬相連的多晶硅作為自偏置PMOS管B的柵極，現有技術硅橫向絕緣柵雙極型晶體管的陽極作為本實用新型器件的陽極(Anode)。

進一步的，P+陽極區上方設有陽極金屬，陽極金屬引出作為晶體管的陽極。