[发明专利]互补横向绝缘栅整流管

说明书

本发明属于金属-氧化物-半导体（MOS）器件领域、并且具体地涉及互补横向绝缘栅整流管、该管用于诸如各种放电管的电子控制装置之类的各种电源电路应用场合。

已知的电源控制电路经常采用一种半桥式接法，其中有两个串联连接的相同的开关晶体管，一个晶体管的源极接到另一个晶体管的漏极以构成共同输出端。这种线路接法一般用于各种集成电源电路，因为所需要的各晶体管额定电压最低。尽管如此，对于这种线路接法来说仍然存在某些缺点。例如，其中一个晶体管起源极跟随器的作用，具有固有的、比共源极接法高的导通电阻以及较高的对基片的击穿电压（当采用各种标准结构时）。虽然，例如采用已公开的欧洲专利申请EP-AO·114·435中所示的源极跟随器结构可以克服这些缺点，但是所得到的结构将更复杂和难于制造。

另一种解决办法（一般用于各种分立元件电路）是在共漏极接法中使用若干互补的金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）器件。但是这种线路接法在集成电路中是不实际的，其原因在于制造方面的各种困难以及如果采用集成方法，这两个器件就会具有显著不同的导通电阻，从而产生不平衡的输出波形。

因此，本发明的目的是提供一种互补器件，它适用于例如那些需要半桥式接法而不需要源极跟随器电路的电源电路应用场合。

本发明的另一些目的是要提供一种适用于各种电源电路应用场合的互补器件，它可以容易地和廉价地集成、同时有两个具有相差不大的导通电阻的互补开关器件。

根据本发明，通过一种独特的互补横向绝缘栅整流管（LIGR）结构形式来达到这些目的。LIGR是一种比较新的器件类型，实验已经证明它适用于各种高功率开关应用场合。例如在已经公开的欧洲专利申请EP-A111·803（相当于美国申请号449，321）中给出了若干特殊的LIGR器件的结构形式。正如在该参考文献中所能看到的，各个特殊的LIGR的结构形式与横向MOS晶体管的结构形式非常相似，并且关于将两个这种器件集成在一个互补集成电路结构中的一些问题也与上述器件相似。

根据本发明，通过采用一种独特的集成互补LIGR结构，已经基本上克服了这些问题。在该结构中，具有第一类导电性的半导体基片备有相邻的面接触型第一和第二半导体井，它们具有相反的第二类导电性;基片的一部分将两个相邻的井隔开。获得一种互补LIGR结构的方法是：在每个井中形成一个互补LIGR元件，然后这使两个LIGR元件横向连接以构成一种互补LIGR组件。根据本发明，以下文中将更详细描述的方法在这两个相邻的半导体井中形成两个互补的器件;尽管这两个器件是互补的，但是从制造的观点看来，它们在结构上是非常相似的，并且是可兼容的。这样，就获得一种简单的、易于制造的、平衡的、高性能的互补LIGR结构。

图1是根据本发明的第一实施例的一种LIGR的横截面图，以及

图2是根据本发明的第二实施例的一种LIGR器件的横截面图。

附图中，在具有相同类型导电性的各半导体层和区上划有相同方向的阴影线。此外，应当指出，各图未按比例绘制，而更具体地说，为改善清晰度已经把垂直方向各尺寸放大。

附图1表示一种互补横向绝缘栅整流管（LIGR）组件，它适用于诸如各种放电灯管的电子控制装置之类的各种电源电路应用场合。图1中，LIGR组件1有一个具有第一类导电性（下文中称为P型），并具有5×10¹⁴个原子/立方厘米的杂质浓度的半导体基片10。在该半导体基片的主表面11上设置两个相邻的、面接触型的半导体井12和13，它们具有与第一类导电性相反的第二类导电性（下文中称n型）并且具有大约1×10¹⁵个原子/立方厘米的杂质浓度。这些半导体井的厚度一般是在大约5-20微米的范围内。应当指出，这里所给定的所有各杂质浓度和各厚度都仅仅是例证性的，而给定器件的各种特殊参数将根据常规设计和各种制造技术来选择（取决于象工作电压、功率电平等条件）。虽然这两个半导体井是彼此相邻的，但是它们不直接接触，而宁可说是由半导体基片10的一个窄部分10a将它们彼此隔开的。

该互补LIGR组件的第一部分位于第一井12中，并包含在第一井12中的具有第一类导电性的面接触型的第一半导体区14;该第一部分还包含在第一半导体区14中的具有第二类导电性的、薄的面接触型的第一源区16。这里，第一半导体区14具有P型导电性，并且有大约10¹⁶-10¹⁷个原子/立方厘米的杂质浓度和大约3-4微米的厚度，而第一源区16具有n型导电性、并具有大约10¹⁸个原子/立方厘米的杂质浓度和大约1微米的厚度。