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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种具有双层浮空场板和集电极自适应PMOS的SOILIGBT。相比传统结构，本发明在集电极端引入自适应PMOS结构，漂移区表面采用双层的间断的浮空场板。正向导通时，集电极端PMOS沟道关闭，集电极端电子抽取路径被阻断而消除电压折回效应。关断过程中，集电极PMOS沟道随集电极电压上升而自适应性开启形成电子抽取路径，加速器件关断以降低关断损耗。由于双层浮空场板的存在，阻断状态下，器件的表面电场得到优化，使得新器件可以在维持耐压等级不变的情况下，缩短漂移区长度，进一步降低器件的导通压降和关断损耗。同时，双层浮空场板屏蔽了集电极高电压对金属互联的影响，无需额外的栅驱动电路来控制集电极PMOS的开启与否。

主权项：1.具有双层浮空场板和自适应PMOS的SOILIGBT，包括自下而上依次层叠设置的P型衬底1、绝缘介质层2、N漂移区3；所述N型漂移区3上层沿器件横向方向依次分布有发射极结构、栅极结构、场板结构和集电极结构；定义器件发射极区到集电极区水平方向为x方向，N漂移区3到P型衬底1纵向方向为y方向，垂直于xy平面的方向为z方向；所述的发射极结构包括P型阱区4、第一P+体接触区51和第一N+发射区61；所述P型阱区4位于N漂移区3上层一端，所述第一P+体接触区51和第一N+发射区61相互接触并列位于P型阱区4上表面远离N漂移区3的一端，且所述第一N+发射区61在靠近N漂移区3的一侧，第一P+体接触区51和第一N+发射区61表面共同引出发射极电极；所述栅极结构为平面栅结构，包括第一平面栅介质71和第一平面栅多晶硅72；所述第一平面栅介质71与第一N+发射区61、P型阱区4和N漂移区3相接触；所述第一平面栅多晶硅72覆盖在第一平面栅介质71的上表面并部分延伸至介质层8的上表面，第一平面栅多晶硅72表面引出栅极电极；其特征在于，所述场板结构位于栅极结构与集电极结构之间的N漂移区3上表面，包括介质层8和位于其上的间断的双层浮空场板；所述介质层8一端与第一平面栅介质71接触，另一端延伸至N型缓冲层10上表面；所述的间断的双层浮空场板自下而上包括由多个浮空多晶硅场板组成的浮空多晶硅场板群91和浮空金属场板群92；所述浮空多晶硅场板群91在x方向等间距分布，同时在z方向穿通；所述浮空金属场板群92和浮空多晶硅场板群91相互交叠；所述浮空金属场板群92在x方向等间距分布，同时在z方向穿通；所述集电极结构沿z方向包括N型缓冲层10、P+集电极区52以及集电极PMOS结构；所述P+集电极区52位于N型缓冲层10上层；所述集电极PMOS结构，包括位于N型缓冲层10中的第二P+体接触区53、N+集电极区62和集电极平面栅结构；所述集电极平面栅结构位于N型缓冲层10上表面，其在z方向两端与P+集电极区52和第二P+体接触区53相接触；所述集电极平面栅结构包括第二平面栅介质73和位于第二平面栅介质73上表面的第二平面栅多晶硅74；所述第二P+体接触区53和N+集电极区62沿z方向并列设置于集电极平面栅远离集电极一侧的N型缓冲层10上层，浮空电极11位于第二P+体接触区53和N+集电极区62上表面使第二P+体接触区53和N+集电极区62电气连接，所述P+集电极区52的引出端为集电极；所述浮空金属场板群92中靠近集电极一侧的浮空金属场板和第二平面栅多晶硅74的引出端用浮空欧姆接触连接。

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百度查询： 电子科技大学 具有双层浮空场板和自适应PMOS的SOI LIGBT及其制造方法