[发明专利]一种短路阳极横向绝缘栅双极型晶体管

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种SA-LIGBT(ShortAnodeIGBT，ShortAnode–LateralInsulatedGateBipolarTransistor，短路阳极横向绝缘栅双极型晶体管)。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)相对于之前的BJT和MOSFET器件而言，最大的区别在于其在正向导通时存在电导调制效应，从而可以在保持较高耐压的同时而具有较低的正向导通压降。但由此带来的负面影响是器件关断前大量地等离子体存储在IGBT的漂移区内，这使得IGBT的关断损耗非常大。SA-LIGBT(ShortAnodeLIGBT)由于为漂移区内的过剩电子提供了低阻泄放通道，从而很好地解决了这一问题。

如图1所示，为传统的SA-LIGBT结构示意图，相比于传统的IGBT，SA-LIGBT的特点是将P+阳极区的一部分用来做N+阳极区，这样在器件关断过程种，漂移区内的过剩电子很容易通过N+阳极区被收集走，这样不仅能降低器件的关态损耗还能大大降低了器件的关断时间。同时，为了控制阳极空穴注入效率和调节电场分布，通常都会在IGBT的阳极增加一个掺杂浓度较高的N-buffer层。

SA-LIGBT在正向导通过程中主要存在两种导电模式：单极模式和双极模式。当SA-LIGBT工作在单极模式时，此时器件就相当于一个MOSFET，电子从阴极发射过来，经过漂移区被N+阳极区收集；双极模式就是正常的IGBT模式。单极模式模式电流很小，且导通电阻大，通常希望器件越早进入双即模式越好。然而对于传统SA-IGBT而言，在由单极模式向双极模式转换过程种会出现snapback现象，在低温条件下snapback现象会更加明显，这会导致器件无法正常开启，严重影响电力电子系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种能有效抑制snapback现象的SA-LIGBT。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种SA-LIGBT，包括N型衬底1、位于N型衬底上表面的介质层2和位于介质层2上表面的N型漂移区3；所述N型漂移区3上层一端具有P型阱区4，其另一端具有N型阱区5，所述P型阱区4和N型阱区5之间有间距；所述P型阱区4上层具有P+体接触区8和N+阴极区9，所述P+体接触区8和N+阴极区9沿器件横向方向并列设置，且N+阴极区9位于靠近N型阱区5的一侧；所述N+阴极区9与N型漂移区3之间的P型阱区4的表面具有栅极结构；其特征在于，所述N型阱区5上层具有P+阳极区10和N+阳极区11，所述P+阳极区10和N+阳极区11沿器件横向方向并列；所述P+阳极区10包括X列沿器件横向方向相互平行的P+阳极子区，每一列P+阳极子区沿器件纵向方向均为分段式结构，每一列P+阳极子区中相邻两段P+阳极子区之间的间隙沿器件横向方向均与相邻列P+阳极子区的一个分段对应，且每个间隙沿器件纵向方向上的长度小于其对应P+阳极子区分段沿器件纵向方向上的长度；所述N+阳极区11包括Y列沿器件横向方向相互平行的N+阳极子区构成，每一列N+阳极子区沿器件纵向方向为分段式结构，每一列N+阳极子区沿器件横向方向均对应一列P+阳极子区并位于该P+阳极子区远离P型阱区4一侧；所述N型阱区5中具有P型第一埋层7，所述P型第一埋层7的上表面与P+阳极区10的下表面接触。

本发明总的技术方案，器件的阳极具有P型第一埋层7和M列沿器件纵向方向分段的P+阳极区10，在器件正向导通初期处于单极模式时，它们能够增加进入N型阱区6的电子电流在被N+阳极区11收集前的流动路径，从而增大单极模式下P+阳极区10和P型第一埋层7与N型阱区5或者N型高阻区12构成的PN结的正向压降，使器件在较小的单极电流下就能进入双极模式，从而抑制snapback现象的出现。

进一步的，X≥2，Y<X。

本方案是在前述技术方案的基础上，提出P+阳极区10沿器件横向方向所分的列数至少为2列，同时N+阳极区11所分的列数小于P+阳极区10的列数。

进一步的，所述P型阱区4中具有P型第二埋层6，所述P型第二埋层6的上表面与P+体接触区8的下表面以及N+阴极区9的下表面接触。

进一步的，所述P型第一埋层7沿器件横向方向的宽度大于P+阳极区10和N+阳极区11的宽度之和，且P型第一埋层7的侧边与N型阱区5远离P型阱区4一侧的边界之间有间隙。

进一步的，所述相邻P+阳极子区之间、相邻N+阳极子区之间具有N型高阻区12。