[发明专利]一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管

说明书

本发明涉及功率半导体技术，特别涉及一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管。本发明对传统横向绝缘栅双极型晶体管的阴极区进行了改造，将器件分为MOS区和传统LIGBT结构区，MOS区分为第一NMOS区和第二MOS区，第一NMOS区和第二MOS区共用一个P+源极短路区。传统LIGBT结构区的栅极与第一NMOS的栅极通过金属互联作为本发明器件栅极，第一NMOS的N+漏区通过金属互联与传统LIGBT的N+源区连接，传统LIGBT的P+源区通过金属互联与第二N型MOS的栅极和漏极相连，传统LIGBT的N+源区通过金属互联与第一N型MOS的N+漏区相连，第一和第二NMOS的N+源区及共用的P+源极短路区通过金属短接作为本发明器件的阴极，传统LIGBT结构区的阳极作为本发明器件阳极。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

绝缘栅双极晶体管，简称IGBT，是一种由功率MOS场效应晶体管与双极型晶体管的混合型电力电子器件,具有输入阻抗高、驱动电路简单、电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点,是电力电子领域理想的开关器件。横向绝缘栅双极晶体管即LIGBT是功率集成电路中非常重要的元器件，LIGBT应用中的功率损耗主要由导通功耗和关断功耗组成。为了减小芯片面积以及降低功率损耗，因此提高LIGBT的导通电流密度、降低导通压降以及减小关断功耗尤为重要。

发明内容

本发明的目的，就是针对目前常规横向绝缘栅双极型晶体管功耗高的问题，提出一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管结构。本发明器件利用闩锁效应显著降低了器件导通时的导通压降，改善了器件内部载流子分布，从而减小了器件的功耗。

本发明的技术方案：一种低功耗横向绝缘栅双极型晶体管，其元胞结构包括P型衬底1、在P型衬底1上的埋氧2和在埋氧2上的N型外延层3，其特征在于，在N型外延层3上部一侧设有两个不相连的两个P型阱区，沿器件横向方向分别为第一P型阱区4和第二P型阱区5。

在第一P型阱区4内部设有第一P型埋层6，在所述第一P型埋层6上方设有两个N型MOS管，两个N型MOS管共用一个第一P+源极短路区11，第一N型MOS区和第二NMOS区分别位于第一P+源极短路区11左右两侧，即第一P+源极短路区11位于第一P型阱区4上层中部；第一N型MOS区包括第一N+漏区9、第一N+源区10、第一栅氧化层110，其中第一N+源区10与第一P+源极短路区11接触，第一N+漏区9位于第一P型阱区4上层一侧；所述第一栅氧化层110的一端延伸到第一N+漏区9上表面，另一端延伸到第一N+源区10上表面，第一栅氧化层110上表面设有第一多晶硅栅极120；所述第一N+漏区9上方设有第一阴极金属130；所述第一N+源区10及第一P+源极短路区11上方设有第二阴极金属131；第二N型MOS区包括第二N+源区12、第二N+漏区13和第二栅氧化层111，其中第二N+源区12与第一P+源极短路区11接触，第二N+漏区13位于第一P型阱区4上层另一侧；所述第二N+源区12上方设有第二阴极金属131，所述第二栅氧化层111的一端延伸到第二N+漏区13上表面，另一端延伸到第二N+源区12上表面，第二栅氧化层111上表面设有第二多晶硅栅极121；所述第二N+漏极上方设有第三阴极金属132；

在第二P型阱区5内部设有第二P型埋层7，在所述第二P型埋层7上部设有第二P+源极短路区14和第三N+源区15，且第二P+源极短路区14与第三N+源区15接触；在所述第二P+源极短路区14上方设有第四阴极金属133，在所述第三N+源区15上方设有第五阴极金属135；在所述第三P型阱区5上方设有第三栅氧化层112，第三栅氧化层112的一个边界延伸到第三N+源区15上方，另一个边界延伸到N型外延层3上方；在所述第三栅氧化层112上设有第三多晶硅栅极122；

在外延层3上方远离第一P型阱区4和第二P型阱区5的一侧设有N型缓冲层8，在所述N型缓冲层8上层设有P+漏极16，在所述P+漏极16上方设有第一阳极金属135；