[發明專利]一種集成MOS自適應控制SOI LIGBT

有效

• 申請號: 202110317574.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113066862B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 羅小蓉;蘇偉;馬臻;張森;楊可萌;魏杰;樊雕;王晨霞
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L27/12
• 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

本發明屬于功率半導體技術領域，涉及一種集成MOS自適應控制SOI LIGBT。本發明的主要特征在于：在SOI LIGBT陰極側集成3個MOS管，且通過氧化隔離槽互相隔離。MOS管通過電氣連接可實現自適應控制SOI LIGBT。正向導通時，集成MOS自適應控制SOI LIGBT寄生二極管開啟，增強電導調制效應，降低器件導通壓降，增加器件飽和電流；關斷過程中，集成MOS自適應輔助耗盡漂移區且提供額外的空穴抽取通道，有效降低關斷損耗；短路狀態下，集成MOS自適應控制SOI LIGBT寄生二極管截止，抑制閂鎖效應，提高器件的抗短路能力。本發明的有益效果為，相對于傳統SOI LIGBT結構，本發明具有更低的導通壓降、更低的關斷損耗、更高的飽和電流以及更長的短路耐受時間。

技術領域

本發明屬于功率半導體技術領域，涉及一種集成MOS自適應控制SOI LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，橫向絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術

IGBT作為電子電力器件的典型代表，既有MOSFET的輸入阻抗高、柵控能力好以及驅動電路簡單的好處，同時又具有BJT的高電流密度、低導通壓降以及強電流處理能力的優點，目前已被廣泛應用于高鐵，電網，智能家電以及新能源汽車等領域。SOI基LIGBT由于采用介質隔離，其具有泄漏電流小，寄生電容小，抗輻照能力強的優勢。此外，橫向IGBT(LIGBT)便于集成，促使SOI LIGBT成為單片功率集成芯片的核心元器件。

IGBT低導通壓降得益于導通時漂移區內的電導調制效應。然而關斷時，陽極區的電子勢壘迫使存儲在漂移區的載流子通過復合消失，導致其關斷速度減慢，關斷損耗增加，限制IGBT的高頻應用。因此，導通壓降和關斷損耗的矛盾仍是IGBT的基本問題。緩解二者矛盾關系的典型技術有以下三種。其一，壽命控制技術可使漂移區內的載流子復合速度變快，減小器件關斷損耗。然而，此種技術亦會使器件導通時漂移區內非平衡載流子濃度減小，導通壓降上升。其二，在陰極端引入具有空穴阻擋作用的存儲層，使靠近陰極端一側的漂移區載流子濃度升高，減小導通壓降，但其非平衡載流子仍需通過復合消失，關斷速度依舊較慢。其三，短路陽極技術可加快載流子抽取，獲得導通壓降和關斷損耗的良好折衷。但短路陽極結構帶來的snapback效應會影響電流分布的均勻性，不利于器件并聯應用。

此外，IGBT由于工作在飽和區的強電流能力，會在短路發生時的高壓大電流狀態下產生大的功耗，使其有發生閂鎖、提前熱擊穿甚至失效的風險，因此IGBT的高飽和電流與短路時間的矛盾關系也是IGBT需要解決的問題。緩解二者的矛盾關系的典型技術有以下兩種。其一，在陰極端引入高摻雜的P型埋層使與陰極寄生二極管并聯的等效電阻值降低，抑制寄生二極管開啟從而抑制閂鎖。然而當IGBT電導調制效應較強時，該技術依然有發生閂鎖的風險。其二，在陰極端引入空穴旁路，抽取陰極附近的空穴使電導調制效應被削弱，降低飽和電流，從而降低器件在發生短路時的功耗，提高短路能力。由于該技術削弱了器件導通時的電導調制效應，又會使器件的導通壓降升高。

為此，本發明提出一種集成MOS自適應控制SOI LIGBT，實現低泄漏電流，低導通壓降，高飽和電流以及長短路耐受時間。

發明內容

本發明針對上述問題提出一種集成MOS自適應控制SOI LIGBT。

本發明的技術方案是：