[发明专利]一种消除负阻效应的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管

说明书

一种消除负阻效应的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管，包括P型衬底，在P型衬底上设有氧化层埋层，在氧化层埋层上设有N型漂移区，其特征在于，在N型漂移区的表面设有二氧化硅氧化层，在N型漂移区内设有LIGBT和NMOS，所述LIGBT包括第一N型重掺杂区，在第一N型重掺杂区内设有P型重掺杂阳极区，所述NMOS包括第二N型重掺杂区，在第二N型重掺杂区内设有P型阱区，在P型阱区内包围有N型重掺杂阳极区，所述第二N型重掺杂区与P型阱区电连接，在二氧化硅氧化层内设有多晶硅栅且所述多晶硅栅自N型重掺杂阳极区的上方区域跨过P型阱区并进入第二N型重掺杂区的上方区域，所述多晶硅栅还与N型重掺杂阳极区及P型重掺杂阳极区连接。

技术领域

本发明主要涉及功率半导体器件技术领域，是一种消除负阻效应的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，LIGBT)是MOS栅器件结构与双极型晶体管结构相结合进化而成的复合型功率器件，其具备MOS场效应晶体管与双极型晶体管的特点，具有易于集成、耐压高、驱动电流能力强等优点，在功率集成电路中得到了广泛应用。在桥式电路应用中，LIGBT常作为开关管来使用，但传统的LIGBT因存在严重的拖尾电流现象，使其关断速度较慢，关断损耗过高，严重限制了其在高频领域中的应用，同时，桥式电路在换相工作期间，需要在LIGBT两端并联额外的快恢复二极管用于续流，这大幅地增加了系统的成本。为了解决上述问题，目前主流的方案是采用阳极短路型LIGBT结构，例如阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管(SA-LIGBT)、分离的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管(SSA-LIGBT)、分段的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管(SEG-LIGBT)，目的是在关断期间提供一条电子抽取路径，进而提高关断速度，此外，该结构内部集成的体二极管可作为续流二极管来使用。但这些器件在提高关断速度的同时，又会带来一些新的问题，由于阳极区域N型重掺杂区域的存在，器件导通时存在单极型和双极型两种不同的导电形式，导致产生严重的负阻现象。负阻效应会导致器件在刚导通时具有较大的导通压降，极大地增加了器件的导通损耗，降低器件的导通性能；不仅如此，负阻效应引起的较大电压变化还会引起器件稳定性的问题，使得器件容易发生失效。对于分离的阳极短路结构SSA-LIGBT，虽然利用阳极N型重掺杂区域与P型重掺杂区域之间低掺杂的漂移区浓度增加其之间的等效电阻，抑制了负阻效应，但是其占用面积较大且负阻效应带来的影响依旧存在。

因此，在提高LIGBT的关断速度和降低关断损耗的基础上有效消除负阻效应成为功率集成电路设计中需要亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种消除负阻效应的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管结构，本发明不仅消除了阳极短路结构中存在的负阻效应，并且进一步提高了器件的关断速度。

本发明的技术方案如下：

一种消除负阻效应的阳极短路型横向绝缘栅双极型晶体管，包括P型衬底，在P型衬底上设有氧化层埋层，在氧化层埋层上设有N型漂移区，其特征在于，在N型漂移区的表面设有二氧化硅氧化层，在N型漂移区内设有横向绝缘栅双极型晶体管和N型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述横向绝缘栅双极型晶体管包括设在N型漂移区内的第一N型重掺杂区且第一N型重掺杂区位于N型漂移区的表面，在第一N型重掺杂区内设有P型重掺杂阳极区，所述N型金属氧化物半导体场效应晶体管包括设在N型漂移区内的第二N型重掺杂区，在第二N型重掺杂区内设有P型阱区，在P型阱区内包围有N型重掺杂阳极区，所述第二N型重掺杂区与P型阱区电连接，在二氧化硅氧化层内设有多晶硅栅且所述多晶硅栅自N型重掺杂阳极区的上方区域跨过P型阱区并进入第二N型重掺杂区的上方区域，所述多晶硅栅还与N型重掺杂阳极区及P型重掺杂阳极区连接。

与现有技术相比，本发明结构具有如下优点：