一种大电流N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管，包括：P型衬底，在P型衬底上设有埋氧层，在埋氧层上设有N型外延层，在N型外延层内部设有N型缓冲阱区、P型体区和N型中心缓冲阱区，在N型缓冲阱区内设有P型漏区，在P型体区中设有N型源区和P型体接触区，在N型中心缓冲阱区内设有N型基区和P型发射区，在N型外延层的表面设有栅氧化层和场氧化层，在栅氧化层的表面设有多晶硅栅，晶体管表面一定范围内还设有钝化层和金属层，其特征在于，晶体管为对称型结构，P型漏区上的漏极金属分别与对应的N型基区上的基极金属通过金属层连通，并从P型发射区输出，这种结构可以在不增加晶体管面积的基础上有效提高电流密度。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压功率半导体器件领域，具体来说，是一种适用于高压应用的能够提高电流密度的N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管，适用于等离子平板显示设备、半桥驱动电路以及汽车生产领域等驱动芯片。
技术介绍
随着电子电力技术的不断发展，功率半导体器件作为电子电力系统中能量控制和转化的基本电子元器件，受到越来越多的关注。提高功率半导体器件性能的技术要求主要体现在器件的可集成性、高耐压、大电流和与低压电路部分的良好的隔离能力这些方面。功率半导体器件具体的种类决定功率集成电路处理高电压、大电流能力的大小，另外功率半 导体器件的结构和制造工艺也是重要的影响因素。随着功率半导体器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高，80年代出现的绝缘栅双极型器件集高压三极管的大电流处理能力和绝缘栅场效应晶体管栅压控制特性于一身，具有高的输入阻抗、高的开关速度、小的驱动功率，大的电流驱动能力和低的导通阻抗等优点，是近乎理想的功率半导体器件，具有广泛的发展和应用前景。功率半导体器件的可集成性、高耐压、大电流的需求解决后，它的隔离性成为主要矛盾。在这种形势下绝缘体上娃(Silicon On Insulator, SOI)工艺技术问世了，其独特的绝缘埋层把器件与衬底完全隔离，在很大程度上减轻了硅器件的寄生效应，大大提高了器件和电路的性能。绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(S0I-LIGBT)是一种典型的基于SOI工艺的器件，具有耐压高、驱动电流能力强、开关速度快和功率损耗低等优点，已逐渐成为功率集成电路的核心电子元件，广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。绝缘体上硅横向绝缘栅双极型器件与纵向器件相比，电流密度不够高，这个问题通常以加大横向器件的面积从而获得高的电流驱动能力解决，但是增大面积以耗费更多的芯片面积为代价，同时增加了成本。本专利技术介绍了一种大电流N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管，与相同面积的普通绝缘体上硅N型横向绝缘栅双极型晶体管相比，电流密度出现较大幅度提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种大电流N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管。本专利技术采用如下技术方案一种大电流N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管，包括P型硅衬底，在P型硅衬底上设有埋氧层，在埋氧层上设有N型外延层，在N型外延层内设有N型中心缓冲阱区，在N型中心缓冲阱区内顺序设有第一 N型基区、P型发射区及第二 N型基区，在第一 N型基区上连接有第一基极金属，在P型发射区上连接有发射极金属，在第二 N型基区上连接有第二基极金属，在N型中心缓冲阱区的两外侧分别设有第一 P型体区及第二 P型体区且第一 P型体区和第二 P型体区对称于N型中心缓冲阱区，在第一P型体区内顺序设有第一 N型源区、第一 P型体接触区及第二 N型源区，在第二 P型体区内顺序设有第三N型源区、第二 P型体接触区及第四N型源区，在第一 N型源区、第一 P型体接触区、第二 N型源区、第三N型源区、第二 P型体接触区及第四N型源区上连接有源极金属，在第一 P型体区外侧设有第一 N型缓冲阱区，在第一 N型缓冲阱区内设有第一 P型漏区，在第一P型漏区上连接有第一漏极金属且第一漏极金属与所述的第一基极金属连接，在第二 P型体区外侧设有第二 N型缓冲阱区，在第二 N型缓冲阱区内设有第二 P型漏区，在第二P型漏区上连接有第二漏极金属且第二漏极金属与所述的第二基极金属连接，在N型外延层3的表面设有第一栅氧化层、第一场氧化层、第二栅氧化层、第二场氧化层、第三栅氧化 层、第三场氧化层、第四栅氧化层及第四场氧化层，第一栅氧化层的一端与第一场氧化层的一端相抵且位于N型中心缓冲阱区与第一 P型体区之间，第一栅氧化层的另一端向第二 N型源区延伸并止于第二 N型源区的外边界，第一场氧化层的另一端延伸并进入N型中心缓冲阱区，第二栅氧化层的一端与第二场氧化层的一端相抵且位于N型中心缓冲阱区与第二P型体区之间，第二栅氧化层的另一端向第三N型源区延伸并止于第三N型源区的外边界，第二场氧化层的另一端延伸并进入N型中心缓冲阱区，第三栅氧化层的一端与第三场氧化层的一端相抵且位于第一 P型体区与第一 N型缓冲阱区之间，第三栅氧化层的另一端向第一 N型源区延伸并止于第一 N型源区的外边界，第三场氧化层的另一端向第一 P型漏区延伸并止于第一 P型漏区的外边界，第四栅氧化层的一端与第四场氧化层的一端相抵且位于第二 P型体区与第二 N型缓冲阱区之间，第四栅氧化层的另一端向第四N型源区延伸并止于第四N型源区的外边界，第四场氧化层的另一端向第二 P型漏区延伸并止于第二 P型漏区的外边界，在第一栅氧化层上设有第一多晶硅栅且第一多晶硅栅延伸至第一场氧化层的上表面，在第二栅氧化层上设有第二多晶硅栅且第二多晶硅栅延伸至第二场氧化层的上表面，在第三栅氧化层上设有第三多晶硅栅且第三多晶硅栅延伸至第三场氧化层的上表面，在第四栅氧化层上设有第四多晶硅栅且第四多晶硅栅延伸至第四场氧化层的上表面，在第一多晶硅栅、第二多晶硅栅、第三多晶硅栅及第四多晶硅栅上连接有栅极金属，在第三场氧化层、第三多晶硅栅、第一 N型源区、第一 P型体接触区、第二 N型源区、第一 P型漏区、第一多晶硅栅、第一场氧化层、P型发射区、第一 N型基区、第二 N型基区、第二场氧化层、第二多晶硅栅、第三N型源区、第二 P型体接触区、第四N型源区、第四多晶硅栅、第四场氧化层及第二 P型漏区的表面设有钝化层，在所述的N型外延层内设有N型横向绝缘栅双极型晶体管，PNP型高压双极型晶体管和N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管，连接于所述的N型横向绝缘栅双极型晶体管漏极的漏极金属通过金属层与连接于PNP型高压双极型晶体管基极的基极金属连接，并通过所述的发射极金属输出。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点 (I)、本专利技术晶体管为对称型结构，其中包括左右对称的第一 N型横向绝缘栅双极型晶体管、第一 N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管、第一 PNP型高压双极型晶体管、第二PNP型高压双极型晶体管、第二 N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管及第二 N型横向绝缘栅双极型晶体管，第一 N型横向绝缘栅双极型晶体管、第一 N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管、第二 N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管及第二 N型横向绝缘栅双极型晶体管的源极区和第一 PNP型高压双极型晶体管及第二 PNP型高压双极型晶体管的集电区通过金属层连接在一起，通过金属层分别将第一 N型横向绝缘栅双极型晶体管的漏极和第一PNP型高压双极型晶体管基极连接在一起，第二 N型横向绝缘栅双极型晶体管的漏极和第二 PNP型高压双极型晶体管基极连接在一起，以第一 PNP型高压双极型晶体管及第二 PNP型高压双极型晶体管的发射极作为输出。晶体管的结构参见附图2。采用这种结构，使得第一 N型横向绝缘栅双极型晶体管的漏极电流和第一 N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管的漏极电流汇聚形成第一 PNP型高压双极型晶体管的基极电流，第二 N型横向绝缘栅双极型晶体管的漏极电流和第二N型横向双扩散金属氧化层场效应晶体管的漏极电流汇聚形成第二 PNP型高压双极型晶体管的基极电流，经PNP型高压双极型晶体管的放大作用，从PNP型高压双本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大电流N型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管，包括：P型硅衬底（1），在P型硅衬底（1）上设有埋氧层（2），在埋氧层（2）上设有N型外延层（3），在N型外延层（3）内设有N型中心缓冲阱区（22），在N型中心缓冲阱区（22）内设有P型发射区（20），在P型发射区（20）上连接有发射极金属（21），其特征在于，在N型中心缓冲阱区（22）内设有第一N型基区（19）及第二N型基区（19’），所述第一N型基区（19）与第二N型基区（19’）分别位于P型发射区（20）的两外侧且对称于P型发射区（20），在第一N型基区（19）上连接有第一基极金属（18），在第二N型基区（19’）上连接有第二基极金属（18’），在N型中心缓冲阱区（22）的两外侧分别设有第一P型体区（16）及第二P型体区（16’）且第一P型体区（16）和第二P型体区（16’）对称于N型中心缓冲阱区（22），在第一P型体区（16）内顺序设有第一N型源区（13）、第一P型体接触区（14）及第二N型源区（15），在第二P型体区（16’）内顺序设有第三N型源区（13’）、第二P型体接触区（14’）及第四N型源区（15’），在第一N型源区（13）、第一P型体接触区（14）、第二N型源区（15）、第三N型源区（13’）、第二P型体接触区（14’）及第四N型源区（15’）上连接有源极金属（12），在第一P型体区（16）外侧设有第一N型缓冲阱区（4），在第一N型缓冲阱区（4）内设有第一P型漏区（5），在第一P型漏区（5）上连接有第一漏极金属（6）且第一漏极金属（6）与所述的第一基极金属（18）连接，在第二P型体区（16’）外侧设有第二N型缓冲阱区（4’），在第二N型缓冲阱区（4’）内设有第二P型漏区（5’），在第二P型漏区（5’）上连接有第二漏极金属（6’）且第二漏极金属（6’）与所述的第二基极金属（18’）连接，并且，第一N型缓冲阱区（4）和第二N型缓冲阱区（4’）对称于N型中心缓冲阱区（22），在N型外延层（3）的表面设有第一栅氧化层（24）、第一场氧化层（26）、第二栅氧化层（24’）、第二场氧化层（26’）、第三栅氧化层（11）、第三场氧化层（8）、第四栅氧化层（11’）及第四场氧化层（8’），第一栅氧化层（24）的一端与第一场氧化层（26）的一端相抵且位于N型中心缓冲阱区（22）与第一P型体区（16）之间，第一栅氧化层（24）的另一端向第二N型源区（15）延伸并止于第二N型源区（15）的外边界，第一场氧化层（26）的另一端延伸并进入N型中心缓冲阱区（22），第二栅氧化层（24’）的一端与第二场氧化层（26’）的一端相抵且位于N型中心缓冲阱区（22）与第二P型体区（16’）之间，第二栅氧化层（24’）的另一端向第三N型源区（13’）延伸并止于第三N型源区（13’）的外边界，第二场氧化层（26’）的另一端延伸并进入N型中心缓冲阱区（22），第三栅氧化层（11）的一端与第三场氧化层（8）的一端相抵且位于第一P型体区（16）与第一N型缓冲阱区（4）之间，第三栅氧化层（11）的另一端向第一N型源区（13）延伸并止于第一N型源区（13）的外边界，第三场氧化层（8）的另一端向第一P型漏区（5）延伸并止于第一P型漏区（5）的外边界，第四栅氧化层（11’）的一端与第四场氧化层（8’）的一端相抵且位于第二P型体区（16’）与第二N型缓冲阱区（4’）之间，第四栅氧化层（11’）的另一端向第四N型源区（15’）延伸并止于第四N型源区（15’）的外边界，第四场氧化层（8’）的另一端向第二P型漏区（5’）延伸并止于第二P型漏区（5’）的外边界，在第一栅氧化层（24）上设有第一多晶硅栅（25）且第一多晶硅栅（25）延伸至第一场氧化层（26）的上表面，在第二栅氧化层（24’）上设有第二多晶硅栅（25’）且第二多晶硅栅（25’）延伸至第二场氧化层（26’）的上表面，在第三栅氧化层（11）上设有第三多晶硅栅（10）且第三多晶硅栅（10）延伸至第三场氧化层（8）的上表面，在第四栅氧化层（11’）上设有第四多晶硅栅（10’）且第四多晶硅栅（10’）延伸至第四场氧化层（8’）的上表面，在第一多晶硅栅（25）、第二多晶硅栅（25’）、第三多晶硅栅（10）及第四多晶硅栅（10’）上连接有栅极金属（17），在第三场氧化层（8）、第三多晶硅栅（10）、第一N型源区（13）、第一P型体接触区（14）第二N型源区（15）、第一P型漏区（5）、第一多晶硅栅（25）、第一场氧化层（26）、P型发射区（20）、第一N型基区（19）、第二N型基...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斯扬，徐安安，黄栋，钱钦松，孙伟锋，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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