一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，在提高传统结构关断速度的情况下，消除了回滞现象。该半导体具备：在P型衬底上设有埋氧，在埋氧上设有N型漂移区，其两侧设有N型缓冲区阵列和P型体区，在N型缓冲区列阵的各个N型缓冲区内设有重掺杂P型集电极区，在相邻的重掺杂P型集电极区之间设有第一N型重掺杂区，P型体区内设有P型阱区，P型阱区设有重掺杂P型发射极区，重掺杂P型发射极区周边设有重掺杂N型发射区，在N型漂移区内设有氧化层隔离沟槽，所述沟槽与器件边界共同形成一N型漂移区的局部封闭区，各第一N型重掺杂区分别被氧化层隔离沟槽包围且相邻的重掺杂P型集电极区与N型重掺杂区被氧化层隔离沟槽隔离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及功率半导体器件
，是一种消除了回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管，特别适用于高压三相单芯片逆变器集成电路中，用来驱动直流无刷电机。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一种复合型半导体功率器件，结构上相当于MOS栅器件和功率双极型晶体管的结合体，性能上兼具MOS栅器件开关速度快和功率双极型晶体管导通损耗低的优点，很大程度上缓解了高频、低功耗以及高压大电流应用需求，在家用电器、智能电网和交通传输领域应用广泛。逆导型绝缘栅双极型晶体管(Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-IGBT)作为IGBT基于阳极短路技术发展的产物，将传统的IGBT元胞结构和快恢复二极管(Fast Reverse Diode，FRD)元胞结构集成在一起，除了开关速度快和导通压降低的优点，还具有驱动电路简单、耐高压、良好的SOA特性和器件成本低等优点。然而，逆导型IGBT在兼具众多优点的同时，也不可避免的带来了一些问题，最典型的问题便是回滞现象(Snap Back)的产生。回滞现象产生的原因在于逆导型IGBT的导通必须从LDMOS模式过渡到IGBT模式。回滞现象的产生会导致器件在刚导通时具有较大的导通压降，增加了器件的导通损耗，使得功率模块的整体损耗增加；不仅如此，回滞现象引起的较大电压变化率还会引起器件稳定性的问题，使得器件容易发生失效。新型消除了回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管是本专利提出的一种具有特殊结构的SOI-LIGBT，和逆导型IGBT的原理类似，是将LIGBT元胞结构和肖特基势垒二极管元胞结构集成在一起。本专利技术结构不仅具有良好的温度特性和SOA特性，器件成本和体积也大大降低，最关键的是，与传统RC-LIGBT结构相比，本专利技术结构在提高传统结构关断速度的情况下，消除了回滞现象。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出了一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，该结构在提高传统结构关断速度的前提下，消除了回滞现象。一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，包括：P型衬底，在P型衬底上设有埋氧，在埋氧上设有N型漂移区，在N型漂移区的两侧分别设有N型缓冲区阵列和P型体区，在N型缓冲区阵列的各个N型缓冲区内有重掺杂的P型集电极区，在相邻重掺杂的P型集电极区之间设有第一N型重掺杂区，在P型体区内设有P型阱区，在P型阱区设有重掺杂的P型发射极区，在重掺杂的P型发射极区的周边设有重掺杂的N型发射区，其特征在于，在N型漂移区内设有氧化层隔离沟槽且氧化层隔离沟槽始于N型漂移区上表面并深及埋氧，所述氧化层隔离沟槽与所述器件的边界共同形成一N型漂移区的局部封闭区，各第一N型重掺杂区分别被氧化层隔离沟槽包围且相邻的重掺杂的P型集电极区与N型重掺杂区被氧化层隔离沟槽隔离。所述的用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，在相邻氧化层隔离沟槽之间设有第二N型重掺杂区，在第二N型重掺杂区上设有金属电极且所述金属电极与第二N型重掺杂区欧姆接触，在所述N型漂移区的局部封闭区上设有金属电极且所述金属电极与N型漂移区的局部封闭区形成肖特基接触，所述金属电极与金属电极连接。所述的用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，氧化层隔离沟槽深及埋氧。所述的用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，其特征在于，氧化层隔离沟槽的底部与埋氧之间的距离为0微米～10微米。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：对于传统结构而言，源极，N型漂移区以及P型重掺杂的集电极区构成了SOI-LIGBT结构；源极，N型漂移区以及N型重掺杂的集电极区构成了SOI-LDMOS结构；P型重掺杂的源极，N型漂移区以及N型重掺杂的集电极构成了反向快恢复二极管。对于本专利技术结构，位于N型漂移区中间的金属电极，N型漂移区以及重掺杂的N型集电极区构成了肖特基势垒二极管结构；源极，N型漂移区以及P型重掺杂的集电极区构成了SOI-LIGBT结构，SOI-LDMOS结构与反向快恢复二极管由于氧化层沟槽的隔离作用而无法形成，即在正向导通情况下载流子无法流入重掺杂的N型集电极区，使得LDMOS与反向快恢复二极管均无法工作。在正向导通时，传统结构中来自源级的电子会先流入N型重掺杂的集电极区，通过金属电极流出器件，此时没有发生电导调制效应因而漂移区压降较大，当电流进一步增大时，N型缓冲区与P型重掺杂的集电极之间的PN结导通，电子流入P型重掺杂的集电极区，进而发生电导调制效应漂移区压降迅速降低，发生回滞现象；对于本专利技术结构，由于氧化层沟槽的隔离作用，N型漂移区表面的电子只能沿N型漂移区到达P型重掺杂集电极区而无法到达N型重掺杂集电极区，当阳极处P型重掺杂和N型缓冲区形成的PN结正向导通时，器件正向导通，器件处于LIGBT工作模式。所以本专利技术结构正向导通时，无需通过LDMOS工作模式的过渡，从根本上消除了回滞现象的产生。对于本专利技术结构，肖特基势垒二极管的阳极金属与较低浓度的N漂移区直接接触，在界面处半导体的能带弯曲，从而形成肖特基势垒，其势垒高度要低于传统结构的pn结接触，因而当器件加上反向偏压发生载流子的抽取时，肖特基势垒二极管的导通电压相较于传统结构更低，漂移区中空穴更容易被抽走，器件从导通状态向关断状态的过渡更为迅速，从而提高了器件的开关速度。综上所述，本专利技术结构不但通过结构的创新消除了回滞现象，降低了器件的导通损耗，规避了器件产生较大的电压变化率，而且由于肖特基势垒二极管的引入提高了器件的关断速度，从而使得器件的可靠性与稳定性进一步提高。附图说明图1所示为传统逆导型横向绝缘栅双极型晶体管的器件剖面结构图。图2所示为本专利技术结构的俯视图。图3所示为本专利技术结构的剖面结构图。图4所示为本专利技术结构的剖面示意图。图5所示为传统结构正向导通电流产生和构成机制剖面示意图。图6所示为本专利技术结构正向导通电流产生和构成机制剖面示意图。图7所示为传统结构电压反偏电流产生和构成机制剖面示意图。图8所示为本专利技术结构电压反偏电流产生和构成机制剖面示意图。图9所示为本专利技术结构与传统结构的耐压比较图。图10所示为本专利技术结构与传统结构的I-V曲线对比图。图11所示为本专利技术结构与传统结构的关断比较图。具体实施方式下面结合图2、图3，图4，对本专利技术做详细说明：一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，包括：P型衬底1，在P型衬底1上设有埋氧2，在埋氧2上设有N型漂移区3，在N型漂移区3的两侧分别设有N型缓冲区阵列和P型体区4，在N型缓冲区阵列的各个N型缓冲区12内有重掺杂的P型集电极区13，在相邻重掺杂的P型集电极区13之间设有第一N型重掺杂区14，在P型体区4内设有P型阱区5，在P型阱区5设有重掺杂的P型发射极区6，在重掺杂的P型发射极区6的周边设有重掺杂的N型发射区7，其特征在于，在N型漂移区3内设有氧化层隔离沟槽11且氧化层隔离沟槽11始于N型漂移区3上表面并深及埋氧2，所述氧化层隔离沟槽11与所述器件的边界共同形成一N型漂移区3的局部封闭区，各第一N型重掺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，包括：P型衬底(1)，在P型衬底(1)上设有埋氧(2)，在埋氧(2)上设有N型漂移区(3)，在N型漂移区(3)的两侧分别设有N型缓冲区阵列和P型体区(4)，在N型缓冲区阵列的各个N型缓冲区(12)内有重掺杂的P型集电极区(13)，在相邻重掺杂的P型集电极区(13)之间设有第一N型重掺杂区(14)，在P型体区(4)内设有P型阱区(5)，在P型阱区(5)设有重掺杂的P型发射极区(6)，在重掺杂的P型发射极区(6)的周边设有重掺杂的N型发射区(7)，其特征在于，在N型漂移区(3)内设有氧化层隔离沟槽(11)且氧化层隔离沟槽(11)始于N型漂移区(3)上表面并深及埋氧(2)，所述氧化层隔离沟槽(11)与所述器件的边界共同形成一N型漂移区(3)的局部封闭区，各第一N型重掺杂区(14)分别被氧化层隔离沟槽(11)包围且相邻的重掺杂的P型集电极区(13)与N型重掺杂区(14)被氧化层隔离沟槽(11)隔离。
【技术特征摘要】
1.一种用于消除回滞现象的逆导型横向绝缘栅双极型晶体管器件，包括：P型衬底(1)，在P型衬底(1)上设有埋氧(2)，在埋氧(2)上设有N型漂移区(3)，在N型漂移区(3)的两侧分别设有N型缓冲区阵列和P型体区(4)，在N型缓冲区阵列的各个N型缓冲区(12)内有重掺杂的P型集电极区(13)，在相邻重掺杂的P型集电极区(13)之间设有第一N型重掺杂区(14)，在P型体区(4)内设有P型阱区(5)，在P型阱区(5)设有重掺杂的P型发射极区(6)，在重掺杂的P型发射极区(6)的周边设有重掺杂的N型发射区(7)，其特征在于，在N型漂移区(3)内设有氧化层隔离沟槽(11)且氧化层隔离沟槽(11)始于N型漂移区(3)上表面并深及埋氧(2)，所述氧化层隔离沟槽(11)与所述器件的边界共同形成一N型漂移区(3)的局部封闭区，各第一N型重掺杂区(14)分别被氧化层隔离沟槽(11)包围且相...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，陈佳俊，张龙，祝靖，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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