[发明专利]一种横向IGBT

说明书

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种横向IGBT。本发明提出一种新的横向IGBT结构，通过抑制P阱区对漂移区非平衡空穴的抽取作用，增大发射极的电子注入效率，增强P阱区与漂移区所形成PN结附近的电导调制效应，进而减小器件导通压降；通过抑制栅极与漂移区之间的电荷耦合作用可以降低密勒电容，进而提升器件的开关特性。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种横向IGBT。

背景技术

功率集成电路至上世纪70年代问世以来便以更低的功耗、体积及成本和更高的可靠性与稳定性在工业界被广泛使用。在其发展历程中，电路中所采用的集成功率器件从最初的驱动、保护较为复杂的流控型器件如晶体三极管、晶闸管，逐步发展为具有高输入阻抗、驱动、保护较为简单的压控型器件如横向双扩散MOSFET(LDMOS)和横向IGBT(LIGBT)。由于具有电导调制效应，在一定的电压范围内，LIGBT可以比LDMOS具有更低的导通损耗，因此可在中高压、低频应用条件下取代LDMOS，以降低系统功耗。

虽然LIGBT中的电导调制效应有利于减小器件电阻，但是由于器件在正向导通时，P阱区与漂移区形成的PN结是反偏的，导致该结附近的非平衡载流子浓度很低，电导调制效应较弱，从而使器件仍具有较大的导通压降，进而不利于系统功耗的降低。此外，由于栅极与漂移区之间的电荷耦合作用，导致器件具有一定的密勒电容，该电容的存在将增大器件的开关延迟时间和开关功耗。文献(罗小蓉，《一种横向IGBT》，电子科技大学)提出通过在P阱区和漂移区之间引入隔离槽来抑制P阱区对漂移区空穴的抽取作用，进而有利于提高空穴浓度，减小导通压降。但隔离槽内部设置了栅极结构G，栅极G与漂移区之间存在较大的电荷耦合面积，从而导致该结构具有很大的密勒电容，进而给器件的动态特性带来不利影响

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种新的横向IGBT结构，通过抑制P阱区对漂移区非平衡空穴的抽取作用，增大发射极的电子注入效率，从而增强P阱区与漂移区所形成PN结附近的电导调制效应，进而减小器件导通压降；通过抑制栅极与漂移区之间的电荷耦合作用可以降低密勒电容，进而提升器件的开关特性。

本发明技术方案如下：

一种横向IGBT，其元胞包括自下而上依次层叠设置的衬底1、埋氧化层2和SOI层；所述SOI层包括发射极结构、栅极11、漂移区3以及集电极结构，其中集电极结构位于漂移区3一侧的上层，所述集电极结构包括N型缓冲区4、位于N型缓冲区4上层的P+集电区5和由P+集电区引出的集电极12；所述发射极结构位于漂移区3另一侧的上层，所述发射极结构包括发射极10、N型源区6、P+接触区7和P阱区8，所述P阱区8位于漂移区3的上层，所述N型源区6位于P阱区8上层远离集电极结构的一侧，所述P+接触区7的上表面与N型源区6的下表面接触，且P+接触区7的下表面与埋氧化层2的上表面接触；其特征在于，所述栅极11覆盖P阱区8的上表面，并沿P阱区8纵向方向两侧的侧面向下延伸直至覆盖P阱区8的侧壁，所述纵向方向为同时与器件平面方向和器件垂直方向均垂直的第三维方向；沿器件垂直方向的俯视图中，所述发射极10呈“C”字型，即发射极10将P阱区8和栅极11包围且在靠近漂移区3的一侧有开口，发射极10的内壁与N型源区6和P+接触区7接触。

进一步的，所述栅极11的底部延伸至与埋氧化层2相接触，栅极11与发射极10之间通过介质层9隔离，且沿器件纵向方向，栅极10向两侧延伸至覆盖发射极10的上方。

进一步的，所述发射极10的底部与埋氧化层2相接触，发射极10与漂移区3之间通过介质层9隔离。

本发明的有益效果为，相对于传统的结构，能有效降低器件导通功耗并提升器件的动态特性。

附图说明

图1为本发明所提出的横向IGBT整体结构示意图；

图2为本发明所提出的横向IGBT的剖面结构示意图；