本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有阳极夹断槽的短路阳极SOI LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，横向绝缘栅双极型晶体管)。
背景技术：
IGBT是金属氧化物半导体场效应晶体管(简称MOSFET)和双极结型晶体管(简称BJT)组成的复合型功率半导体器件，它结合了MOSFET的高输入阻抗和BJT电导调制的特点，其具有导通电压低、驱动功耗低、电流能力强、耐压特性高、热稳定性好等优点。其中横向IGBT(LIGBT)易于集成在硅基、尤其是SOI基的功率集成电路中，SOI基LIGBT可完全消除体硅LIGBT衬底空穴电子对注入，且采用介质隔离的SOI技术易实现器件的完全电气隔离，促使SOI LIGBT广泛应用于电力电子、工业自动化、航空航天等高新技术产业。
IGBT在关态时，阳极区的电子势垒迫使存储在漂移区的载流子通过复合消失，使得IGBT的关断速度减慢。而短路阳极技术是在阳极端引入N型阳极区，存储在漂移区内的大量电子可通过其快速抽取，电流拖尾时间减小，关断速度加快，从而减小其关断损耗，进而也获得导通压降和关断损耗的良好折衷。但短路阳极结构的引入，使得器件在开启时进行单极与双极模式之间的转换，给器件带来了电压折回效应，影响器件电流分布的均匀性。同时短路阳极结构的引入会使阳极空穴注入效率低、导通压降大。
技术实现要素：
为了加快器件在关断时的电子抽取速度，减小器件的开关损耗，增强阳极空穴的注入效率，抑制电压折回效应。本发明提出了一种具有阳极夹断槽的短路阳极SOI LIGBT。通过引入高浓度P型掺杂的导电材料与绝缘介质、低浓度掺杂的N型半导体形成的MIS结构的耗尽、积累作用，可在较小的元胞尺寸下消除电压折回效应，同时获得低导通压降和低关断损耗。
本发明采用的技术方案为：
一种具有阳极夹断槽的短路阳极SOI LIGBT，包括自下而上依次层叠设置的P衬底1、埋氧层2和顶部半导体层；所述的顶部半导体层具有N型漂移区3，器件沿N型漂移区3横向方向从一侧到另一侧依次为阴极结构、栅极结构和阳极结构。
所述阴极结构包括P阱区4、位于P阱区4上表面远离阳极结构一侧的P+体接触区5和与所述P+体接触区5相接触的N+阴极区6，且P+体接触区5和N+阴极区6共同引出端为阴极。P+体接触区5和N+阴极区6的边缘与P阱区4的边缘之间有间距。
所述栅极结构由绝缘介质7及其之上的导电材料8共同构成，导电材料8的引出端为栅电极。所述绝缘介质7与顶部半导体层接触，栅极结构一端覆盖于靠阳极一侧的N+阴极区6的部分、跨过部分P阱区4上表面，另一端覆盖于与N型漂移区3。
所述阳极结构包括位于N型漂移区3表面的场截止层9、位于场截止层9靠阴极一侧上表面的P+阳极区10以及P+阳极区10远离阴极结构一侧的阳极槽结构16、N型掺杂区13、N+阳极区14和较高浓度的N型掺杂区15；所述阳极槽结构16由位于槽内壁的绝缘介质11和由绝缘介质11包围的P型掺杂的导电材料12组成，阳极槽16远离阴极结构一侧是与之相接触的N型掺杂区13及位于N型掺杂区13之上的N+阳极区14；较高浓度的N型掺杂区15位于阳极槽16和N型掺杂区13的下方，所述P+阳极区10、P型导电材料12和N+阳极区14的共同引出端为阳极。
进一步的，所述阳极槽栅结构16有两个及两个以上；靠近阴极一侧的一个阳极槽16的位置如权利要求1所述，其余的阳极槽16位于远离阴极结构的一侧，其两侧具有N型掺杂区13及N型掺杂区13之上的N+阳极区14。
本发明的有益效果为，相比于传统LIGBT，具有更快的关断速度和更低的损耗；相比于传统短路阳极LIGBT，本发明在更小的横向元胞尺寸下，消除了电压折回现象，同时具有更低的导通压降。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2和图3为实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详细描述本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示，本例的结构包括自下而上依次层叠设置的P衬底1、埋氧层2和顶部半导体层；所述的顶部半导体层具有N型漂移区3，器件沿N型漂移区3横向方向从一侧到另一侧依次为阴极结构、栅极结构和阳极结构。
所述阴极结构包括P阱区4、位于P阱区4上表面远离阳极结构一侧的P+体接触区5和与所述P+体接触区5相接触的N+阴极区6，且P+体接触区5和N+阴极区6共同引出端为阴极。P+体接触区5和N+阴极区6的边缘与P阱区4的边缘之间有间距。
所述栅极结构由绝缘介质7及其之上的导电材料8共同构成，导电材料8的引出端为栅电极。所述绝缘介质7与顶部半导体层接触，栅极结构一端覆盖于靠阳极一侧的N+阴极区6的部分、跨过部分P阱区4上表面，另一端覆盖于与N型漂移区3。
所述阳极结构包括位于N型漂移区3表面的场截止层9、位于场截止层9靠阴极一侧上表面的P+阳极区10以及P+阳极区10远离阴极结构一侧的阳极槽结构16、N型掺杂区13、N+阳极区14和较高浓度的N型掺杂区15；所述阳极槽结构16由位于槽内壁的绝缘介质11和由绝缘介质11包围的P型掺杂的导电材料12组成，阳极槽16远离阴极结构一侧是与之相接触的N型掺杂区13及位于N型掺杂区13之上的N+阳极区14；较高浓度的N型掺杂区15位于阳极槽16和N型掺杂区13的下方，所述P+阳极区10、P型导电材料12和N+阳极区14的共同引出端为阳极。
本例的工作原理为：
与传统短路阳极LIGBT相比，阳极端引入连接阳极电位的阳极槽，其导电材料里面是高浓度的P型掺杂，且在槽壁一侧引入低浓度的N型掺杂区；器件关断时，阳极槽外壁积累电子，提供低阻通道，加快了存储在漂移区内电子的抽取，减小关断时间和关断损耗；器件刚开启时，阳极槽内P型杂质使低浓度N型掺杂区耗尽，阻碍电子被N+阳极抽取，消除了电压折回效应，同时增强了电导调制作用，降低了导通压降。
实施例2
如图2和3所示，本例与实施例1的区别为所述阳极槽栅结构16有两个及两个以上；靠近阴极一侧的一个阳极槽16的位置如权利要求1所述，其余的阳极槽16位于远离阴极结构的一侧，其两侧具有N型掺杂区13及N型掺杂区13之上的N+阳极区14。与实施例1相比，本例中的设计采用了两个及多个阳极槽，增强了阳极槽内P型杂质对低浓度N型掺杂区的耗尽作用，同时，增加了更多积累电子的槽壁，这样不仅可以增强电导调制作用，进一步地降低导通压降，还可以进一步地加快存储在漂移区内电子的抽取，减小关断时间和关断损耗。