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专利号: 2021115063906
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集成表面和体内反并联二极管的LIGBT器件,其特征在于:从上至下分为二极管区域和LIGBT区域,二极管区域又分为表面二极管区域和体内二极管区域;

所述LIGBT区域包括从左至右设置的P+发射极(5)、N+电子发射极(6)、发射极(12)、P‑body(7)、栅极(13)、二氧化硅绝缘层(15)、N型漂移区(3)、P‑top区域(4)、N型缓冲层(2)、P+集电极(1)、集电极(14)、P型衬底(16);所述P+发射极(5)位于发射极(12)的下方,其左侧与器件的左侧齐平,右侧与N+电子发射极(6)的左侧紧密相连,下侧与P‑body(7)相连;所述N+电子发射极(6)位于发射极(12)的下方,右侧与栅极(13)相连,下侧为P‑body(7);所述P‑body(7)的上侧与P+发射极(5)和N+电子发射极(6)的上侧齐平,下侧被N型漂移区(3)完全覆盖;所述N型漂移区(3)的上侧与P+发射极(5)、N+电子发射极(6)、二氧化硅绝缘层(15)、栅极(13)、P‑top区域(4)、N型缓冲层(2)和P+集电极(1)的上侧平齐,左侧与器件的左侧平齐,下侧与二氧化硅绝缘层(15)相接触,右侧与器件右侧平齐;所述P‑top区域(4)的上侧与N型漂移区(3)的上侧平齐,左侧与二氧化硅绝缘层(15)相接触,右侧和下侧被N型漂移区(3)完全覆盖;所述N型缓冲层(2)的上侧与N型漂移区(3)和P+集电极(1)的上侧平齐,右侧与器件的右侧平齐,左侧与下侧被N型漂移区(3)完全覆盖;所述P+集电极(1)位于集电极(14)的下侧,其上侧与N型漂移区(3)和N型缓冲层(2)的上侧平齐,右侧与器件的右侧平齐,左侧与下侧被N型缓冲层(2)完全覆盖;所述二氧化硅绝缘层(15)的下侧与P型衬底(16)上侧连接,左侧与右侧与P型衬底(16)平齐;

所述二极管区域包括从左至右设置的P+表面层(11)、P型浮空层(10)、N‑隔离区(9)、N+表面层(8);所述P+表面层(11)的左侧为发射极(12),右侧与P型浮空层(10)的左侧紧密接触,下侧与P‑top区域(4)的上侧紧密接触,上侧与P+表面层(11)、N‑隔离区(9)和N+表面层(8)的上侧平齐;所述P型浮空层(10)的左侧与P+表面层(11)相接触,右侧与N‑隔离区(9)的左侧紧密接触,下侧与P‑top区域(4)的上侧紧密接触,上侧与P型浮空层(10)、N‑隔离区(9)和N+表面层(8)的上侧平齐;所述N‑隔离区(9)的左侧与P型浮空层(10)相接触,右侧与N+表面层(8)的左侧紧密接触,下侧与N型漂移区(3)和二氧化硅绝缘层(15)紧密接触,上侧与P型浮空层(10)、N‑隔离区(9)和N+表面层(8)的上侧平齐;所述N+表面层(8)的左侧与N‑隔离区(9)的右侧紧密接触、右侧为集电极(14),下侧为二氧化硅绝缘层(15);

在所述二极管区域中,P+表面层(11)为表面二极管的阳极,P型浮空层(10)为表面二极管的漂移区,N‑隔离区(9)为表面二极管的漂移区,N+表面层(8)为表面二极管的阴极,构成表面二极管结构;P+表面层(11)为体内二极管的阳极,P‑top区域(4)为体内二极管的漂移区,N型漂移区(3)和N‑隔离区(9)为体内二极管的漂移区,N+表面层(8)为体内二极管的阴极,构成体内二极管结构。

2.根据权利要求1所述的集成表面和体内反并联二极管的LIGBT器件,其特征在于:所述LIGBT区域还包括N型柱(17)、P型柱(18);所述P‑top区域(4)的右侧与N型漂移区(3)相接触,下侧与N型柱(17)紧密接触;所述N型柱(17)的上侧与P‑top区域(4)的下侧紧密接触,下侧与P型柱(18)的上侧紧密接触;所述P型柱(18)的上侧与N型柱(17)的下侧紧密接触,下侧与N型漂移区(3)的下侧平齐;所述N‑隔离区(9)的下侧与P‑top区域(4)和二氧化硅绝缘层(15)紧密接触。

3.根据权利要求1所述的集成表面和体内反并联二极管的LIGBT器件,其特征在于:所述LIGBT区域还包括空穴阻挡层(19),所述空穴阻挡层(19)的上侧与P‑body(7)紧密接触,左侧与器件的左侧平齐,右侧与二氧化硅绝缘层(15)紧密接触。

4.根据权利要求1‑3任一所述的集成表面和体内反并联二极管的LIGBT器件,其特征在于:所述栅极(13)的材料包括掺杂多晶硅或铝。