[发明专利]一种具有槽型氧化层和垂直缓冲层的RC-LIGBT

说明书

本发明涉及一种具有槽型氧化层和垂直缓冲层的RC‑LIGBT，属于半导体功率器件领域。该晶体管包括从左至右设置的发射极、栅极、N‑漂移区、槽型SiO₂埋层、集电极。集电极包括左右设置的垂直缓冲层N‑buffer和具有空穴发射能力的垂直P集电极P‑Collector。在击穿时N‑漂移区中的槽型SiO₂埋层将晶体管的表面电场引向体内，使得体内电场大大增强，从而提高了晶体管的击穿电压。本发明的击穿电压能达到342.4V，在正向导通IGBT模式下消除了snapback现象，提高了RC‑LIGBT的性能。

技术领域

本发明属于半导体功率器件领域，具体涉及一种具有槽型氧化层和垂直缓冲层的RC-LIGBT。

背景技术

LIGBT(LateralInsulatedGateBipolarTransistor,横向绝缘栅双极型晶体管)被广泛应用于电力电子、消费类电子产品领域。但LIGBT是一个单向导通器件，反向导通时等效于两个背靠背的二极管从而无法导通。在LIGBT典型逆变电路应用中就需要反并联一个续流二极管FWD(FreeWheelingDiode)以作保护作用。RC-LIGBT(Reverse-ConductingLateralInsulated GateBipolarTransistor,逆导型横向绝缘栅双极型晶体管)将LIGBT的部分集电极P-Collector用N-Collector取代，集电极P-Collector(9)和N-Collector(13)左右排列在集电极处其结构如图1所示。使得原来LIGBT中两个背靠背二极管P-body/N-drift/P-Collector变成了P-body/N-drift/N-Collector一个二极管结构，实现了IGBT内部二极管的集成。不但提高了芯片的集成度还能够节约成本，消除了LIGBT芯片与二极管芯片之间存在的温度差，提高了可靠性。

但是传统RC-LIGBT有存在自身的一些缺点：一方面由于N-Collector的引入，从MOS流出的电子在流向集电极时首先流向低势垒的N-Collector，并在集电极P-Collector(9)和N-buffer(8)之间存在一个PN结(P-Collector/N-buffer)，电子流过时产生一个电势差VPN。当VPN0.7V时只有电子参与导电，RC-LIGBT工作在单极性导电模式下。当VPN≥0.7V时，P-Collector向漂移区注入空穴，RC-LIGBT工作在双极性导电模式下。由于两种导电模式的转换导致了输出曲线上电流电压的突变，即出现了负阻Snapback现象。这种现象使得RC-LIGBT在并联使用时一些器件完全不能进入IGBT的工作模式，一些器件则因电流过大温度过高造成器件烧毁，最终导致整个电路系统崩溃。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有槽型氧化层和垂直缓冲层的RC-LIGBT。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有槽型氧化层和垂直缓冲层的RC-LIGBT，包括从左至右设置的发射极(4)、N+源区(1)、P-body区(5)、栅极(2)、栅氧化层(3)、N-漂移区(6)、槽型SiO₂埋层(12)、集电极(7)；

集电极(7)包括从左至右设置的垂直缓冲层N-buffer(8)和用于空穴发射的P集电极P-Collector(9)；垂直缓冲层N-buffer(8)的长度与N-漂移区(6)中槽型SiO₂埋层(12)的厚度一致，且将集电极P-Collector(9)包围起来；集电极P-Collector(9)与垂直缓冲层N-buffer(8)之间形成了一个PN结，通过控制垂直缓冲层N-buffer(8)的掺杂浓度调节PN结上的结电压VPN，从而控制晶体管的导电模式；

N-漂移区(6)下部为介质隔离层(10)和衬底(11)，介质隔离层(10)在衬底(11)之上，N-漂移区(6)、介质隔离层(10)和衬底(11)组成SOI，即绝缘体上的硅结构。