一种介质隔离与结隔离相结合的ligbt器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002]横向绝缘栅双极晶体管LIGBT (Lateral Insulator Gate Bipolar Transistor)是MOS栅器件结构与双极晶体管结构相结合而成的复合型功率器件，具有高输入阻抗和低导通压降的特点。和LDMOS不同的是LIGBT是一种双极型器件，导通时不仅有电子电流，阳极P+会向漂移区注入空穴产生电子电流，这就造成关断时间变长。通常降低关断时间的阳极短路结构可以在器件关断时提供一个电子的抽取通道，但是导通时有一个由LDMOS模式向LIGBT模式转变的过程，因此带来负阻效应，影响器件的稳定性。介质隔离LIGBT可以抑制负阻效应，但是因为介质槽深度，宽度的要求会使器件的尺寸变大。阳极P+、N+分离的结构也可以抑制负阻效应，但是同样由于两者之间的距离使器件整体尺寸变大。
【实用新型内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件。
[0004]为了解决上述技术问题所提出的技术方案是:一种介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，在硅衬底I上具有埋氧层2 ;埋氧层上具有漂移区3 ;漂移区一侧为阴极区，一侧为阳极区；在P体区4中依次为阴极重掺杂P+区5、阴极重掺杂N+区6 ;阳极P+区8下轻掺杂N缓冲区7，阳极重掺杂N+区11下轻掺杂P缓冲区10，P缓冲区10不完全包围阳极重掺杂N+区11，空隙距离为d，阳极P+区8和N+区11之间用二氧化硅介质9隔离；器件上部依次为阴极12、栅极13、阳极15 ;阴极重掺杂N+区6、漂移区3之间，P体区4的上端为沟道16 ;栅极13横跨阴极重掺杂N+区6、沟道16、漂移区3上方，中间有较薄的氧化层14隔离；所述硅衬底1、漂移区3、阴极重掺杂N+区6、N缓冲区7、阳极重掺杂N+区11为N型；阴极P体区4、阴极重掺杂P+区5、阳极重掺杂P+区8、轻掺杂P缓冲区10为P型。
[0005]优选的，所述硅衬底I为SOI硅衬底。
[0006]优选的，所述阳极区空隙距离d可调。
[0007]本实用新型的有益效果是:
[0008]与现有技术相比一方面介质9的深度和宽度的要求降低，减小了器件的尺寸和设计难度，另一方面P缓冲区10相对N+区11提供了一个势皇，减弱了导通时的LDMOS模式，抑制负阻效应，随着空隙d的减小，负阻效应消除。但是关断时依然存在电子抽取通道，使关断时间降低。
【附图说明】
[0009]下面结合附图对本实用新型的作进一步说明。
[0010]图1.普通短路LIGBT剖面示意图；
[0011]图2.介质隔离LIGBT器件的剖面示意图；
[0012]图3.阳极分离LIGBT器件的剖面示意图；
[0013]图4.介质隔离和结隔离相结合LIGBT器件的剖面示意图；
【具体实施方式】
[0014]下面对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细描述。
[0015]如附图4所示，基于介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，在硅衬底I上具有埋氧层2 ;埋氧层上具有漂移区3 ;漂移区一侧为阴极区，一侧为阳极区；在？体区4中依次为阴极重掺杂P+区5、阴极重掺杂N+区6 ;阳极P+区8下轻掺杂N缓冲区7，阳极重掺杂N+区11下轻掺杂P缓冲区10，P缓冲区10不完全包围阳极重掺杂N+区11，空隙距离为d，d可调。阳极P+区8和N+区11之间用二氧化硅介质9隔离；器件上部依次为阴极12、栅极13、阳极15 ;阴极重掺杂N+区6、漂移区3之间，P体区4的上端为沟道16 ;栅极13横跨阴极重掺杂N+区6、沟道16、漂移区3上方，中间有较薄的氧化层14隔离；所述硅衬底1、漂移区3、阴极重掺杂N+区6、N缓冲区7、阳极重掺杂N+区11为N型；阴极P体区4、阴极重掺杂P+区5、阳极重掺杂P+区8、轻掺杂P缓冲区10为P型。
[0016]与普通的阳极短路LIGBT相比较，本实用新型创新之处在于阳极区的改变，普通阳极短路结构中，如图1所示，阳极N缓冲区包围P+、N+，且二者相连。本实用新型结构只有阳极P+下有N缓冲区，阳极N+下是不完全包围N+的P缓冲区，并且N+、P+之间用介质隔离。
[0017]该结构的优势体现在当LIGBT导通且电流较小时，由于P缓冲区产生的势皇的存在，电子电流由阳极N+下方的空隙流向N+，弱化了 LDMOS模式。电流逐渐增大，直到阳极PN结导通，进而发生电导调制，阳极P+向漂移区注入空穴，器件进入LIGBT模式。在由LDMOS模式向LIGBT模式转变的过程是渐变的，不再像普通LIGBT —样突然转变，因此可以消除负阻效应；另外器件关断时，阳极N+可以通过空隙对电子进行抽取，保证了关断速度，降低开关损耗。
[0018]该结构的优势还体现于在消除负阻效应的目标下介质隔离LIGBT，如图2所示，对氧化槽的深度和宽度要求比较大，阳极分离LIGBT，如图3所示，阳极区N+和P+之间同样需要很大的距离，本结构与之相比由于有阳极N+下方的P缓冲区对电子提供势皇，使导通时电子绕过P缓冲区从右侧空隙进入漂移区，所以氧化槽的深度、宽度要求相对小得多，在同等P+和N+宽度的情况下器件横向尺寸更小，因此可以节约面积和成本。
[0019]与常规阳极短路LIGBT相比此结构在降低关断时间的基础上消除了负阻效应；与介质隔离LIGBT和阳极分离LIGBT相比，此结构器件尺寸更小利于集成和节省成本。
[0020]上述实施例中的结构、步骤、数值等均为示意，在不违反本实用新型思想的前提下，本领域的一般技术人员可以进行同等替换，也可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，其特征是:在硅衬底(I)上具有埋氧层(2);埋氧层上具有漂移区(3);漂移区一侧为阴极区，一侧为阳极区；在？体区(4)中依次为阴极重掺杂P+区(5)、阴极重掺杂N+区(6);阳极P+区⑶下轻掺杂N缓冲区(7)，阳极重掺杂N+区(11)下轻掺杂P缓冲区(10)，P缓冲区(10)不完全包围阳极重掺杂N+区(11)，空隙距离为d，阳极P+区⑶和N+区(11)之间用二氧化硅介质(9)隔离；器件上部依次为阴极(12)、栅极(13)、阳极(15);阴极重掺杂N+区(6)、漂移区(3)之间，P体区⑷的上端为沟道(16);栅极(13)横跨阴极重掺杂N+区(6)、沟道(16)、漂移区(3)上方，中间有较薄的氧化层(14)隔离；所述硅衬底(1)、漂移区(3)、阴极重掺杂N+区(6)、N缓冲区(7)、阳极重掺杂N+区(11)为N型；阴极P体区(4)、阴极重掺杂P+区(5)、阳极重掺杂P+区⑶、轻掺杂P缓冲区(10)为P型。
2.根据权利要求1所述的介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，其特征在于:所述硅衬底⑴为SOI硅衬底。
3.根据权利要求2所述的介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，其特征在于:所述阳极区空隙距离d可调。
【专利摘要】本实用新型涉及一种介质隔离与结隔离相结合的LIGBT器件，属于电子技术领域。该LIGBT器件将常规短路LIGBT的阳极区采用介质隔离与结隔离相结合的结构：阳极N+和P+之间用介质隔离，N+下面采用结隔离。这种新型的介质隔离与结隔离相结合的结构一方面在保证器件较少的关断时间的基础上，在导通时可以消除器件的负阻效应，提高器件的性能和稳定性,另外一方面也可以减小器件的尺寸面积。
【IPC分类】H01L21-331, H01L29-06, H01L29-739
【公开号】CN204375755
【申请号】CN201520104941
【发明人】刘雪松, 成建兵, 俞露露, 陈旭东, 郭厚东, 滕国兵
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月12日