[实用新型]一种绝缘体上硅可集成大电流N型组合半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压功率半导体器件领域，是关于一种适用于高压应用的提高电流密度的绝缘体上硅可集成大电流N型组合半导体器件。 

背景技术

随着人们对现代化生活需求的日益增强，功率半导体器件的性能越来越受到关注，其中功率半导体器件的可集成性、高耐压、大电流和与低压电路部分的良好的隔离能力是人们最大的技术要求。决定功率集成电路处理高电压、大电流能力大小的因素除了功率半导体器件的种类以外，功率半导体器件的结构和制造工艺也是重要的影响因素。 

长久以来，人们采用的功率半导体器件为高压三级管和高压绝缘栅场效应晶体管。这两种器件在满足人们基本的高耐压和可集成性的需求的同时，也给功率集成电路带来了许多的负面影响。对于高压三级管，它的不足有输入阻抗很低，开关速度不高。尽管高压绝缘栅场效应晶体管的输入阻抗非常高，但是电流驱动能力有限，除此之外，它的高耐压和高的导通阻抗呈现出不可避免的矛盾。 

随着科学技术的发展，绝缘栅双极型器件的出现解决了人们对功率半导体器件的大部分需求。绝缘栅双极型器件集合了高压三极管和绝缘栅场效应晶体管的优势，具有高的输入阻抗、高的开关速度、高耐压、大的电流驱动能力和低导通阻抗等性能。但是，首先出现的绝缘栅双极型器件是纵向器件，可集成性能差。后来出现的横向绝缘栅双极型器件解决了这一问题。 

功率半导体器件的可集成性、高耐压、大电流的需求解决后，它的隔离性成为主要的矛盾。主要是在体硅工艺中，高压电路和低压电路同时集成在一个芯片上，高压电路的漏电流会比较高，因此会通过衬底进入低压电路引发低压电路的闩锁，最终造成芯片烧毁。为了解决这一问题，人们提出了绝缘体上硅工艺。 

绝缘体上硅工艺的出现有效地解决了功率半导体器件的隔离问题。目前绝缘体上硅横向绝缘栅双极型器件已成为功率半导体器件的主力军，广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 

围绕着绝缘体上硅横向绝缘栅双极型器件的一个较大的问题是，与纵向器件相比电流密度不够高，因此常常以加大器件的面积来获得高的电流驱动能力，因而耗费大量的芯片面积，增加了成本。本文介绍了一种新型的提高电流密度的绝缘体上可集成大电流N型组合半导体器件，在不增加版图面积的前提下，与同尺寸的普通绝缘体上硅N型横向绝缘栅双极型器件相比，电流密度大幅度增加。 

实用新型内容

本实用新型提供一种能够在不改变器件面积的基础上有效提高器件电流密度的绝缘体上硅可集成大电流N型组合半导体器件。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种绝缘体上硅可集成大电流N型组合半导体器件，包括：P型硅衬底，在P型硅衬底上设有埋氧层，在埋氧层中央上方处设有P型深阱，在P型深阱上设有N型环形源区和P型体接触区，所述N型环形源区环绕在P型体接触区的外部，且在N型源区和P型体接触区上设有用于连通N型源区和P型体接触区的源极金属，在埋氧层上还设有第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区和第二隔离区向埋氧层中心延伸并由此分隔形成第一区域I和第二区域II，在第一区域I内设有N型横向绝缘栅双极型晶体管，在第二区域II内设有PNP型高压双极型晶体管和N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管，所述的N型横向绝缘栅双极型晶体管的源区采用所述的N型环形源区，所述的PNP型高压双极型晶体管的集电区采用所述的P型体接触区，所述的N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管的源区采用所述的N型环形源区，所述的P型体接触区同时为所述的N型横向绝缘栅双极型晶体管的体接触区，连接于N型横向绝缘栅双极型晶体管漏极的漏极金属通过金属层与连接于PNP型高压双极型晶体管基极的基极金属连接。 

所述的区域I包括：设在埋氧层上的第一P型外延层，在第一P型外延层的左上方设有N型漂移区，在N型漂移区的左上方设有N型缓冲阱，在N型缓冲阱的左上方设有P型漏区且所述的漏极金属设在P型漏区的上方，在N型漂移区的硅表面设有场氧化层且场氧化层与P型漏区相接，在N型环形源区和场氧化层之间的硅表面设有栅氧化层，栅氧化层上设有多晶硅栅且多晶硅栅延伸至场氧化层的上表面，在多晶硅栅上设有栅极金属。