第 卷 第 期
年 月
北 京 工 业 大 学 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＥＩＪＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ Ｎｏ
Ａｕｇ
５００ Ｖ 沟 槽 阳 极 ＬＩＧＢＴ 的 设 计 与 优 化
邵雷 李婷 陈宇贤 王颖
哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院 哈尔滨
摘要 介绍一种双外延绝缘体上硅ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ＳＯＩ 结构的沟槽阳极横向绝缘栅双极型晶体管 ｔｒｅｎｃｈ
ａｎｏｄｅ ｌａｔｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｄｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ＴＡＬＩＧＢＴ沟槽阳极结构使电流在 Ｎ 型薄外延区几乎均匀分布并减
小了元胞面积双外延结构使漂移区耗尽层展宽实现了薄外延层上高耐压低导通压降器件的设计通过器件建模
与仿真得到最佳 ＴＡＬＩＧＢＴ 的结构参数和模拟特性曲线所设计器件击穿电压大于 Ｖ栅源电压 Ｖ
ｇｓ
Ｖ 时导
通压降为 Ｖ特征导通电阻为 ｍ ｃｍ
关键词 沟槽 横向绝缘栅双极晶体管 击穿电压 导通压降 阈值电压 特征导通电阻
中图分类号 ＴＮ 文献标志码 Ａ 文章编号
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ５００ Ｖ Ｔｒｅｎｃｈ Ａｎｏｄｅ ＬＩＧＢＴ
ＳＨＡＯ Ｌｅｉ ＬＩ Ｔｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｙｕｘｉａｎ ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇ
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｈａｒｂｉｎ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ＳＯＩ ｔｒｅｎｃｈ ａｎｏｄｅ ｌａｔｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｄｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ＴＡ
ＬＩＧＢＴ ｗｉｔｈ ｄｕａｌｅｐｉ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒＴＡＬＩＧＢＴ ｅｘｐｌｏｉｔｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｒｅｎｃｈ
ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｌｏｗｌｉｎｅｓ ｏｆ ＴＡＬＩＧＢＴ ａｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
Ｎｄｒｉｆｔ ｒｅｇｉｏｎＴＡＬＩＧＢＴ ｈａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｌｏｗｅｒ ｏｎｓｔａｔｅ ｄｒｏｐ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｎ ｔｈｉｎ
ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｙｅｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｄｕａｌｅｐｉ ｌａｙｅｒ ｃａｎ ｗｉｄｅｎ ｔｈｅ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎＯｐｔｉｍａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｏｒ
Ｖ ＴＡＬＩＧＢＴ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｎＲｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ａ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ ａｂｏｖｅ Ｖ ａ ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ Ｖ ｆｏｒ Ｖ
ｇｓ
ｏｆ Ｖ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ
ｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍ ｃｍ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｔｒｅｎｃｈ ｌａｔｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｄｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ＬＩＧＢＴ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｏｒｗａｒｄ
ｖｏｌｔａｇｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
收稿日期
基金项目 哈尔滨市科技创新人才研究专项基金资助项目ＲＣＱＮ
作者简介 邵雷 男 硕士研究生 讲师 主要从事半导体功率器件微电子工艺及器件方面的研究Ｅｍａｉｌ
ｓｈａｏｌｅｉｈｒｂｅｕｅｄｕｃｎ
智能功率集成电路ｓｍａｒｔ ｐｏｗｅｒ ＩＣＳＰＩＣ正逐
步成为工业自动化电力技术汽车制造业以及通讯
产业等领域内的实用器件
目前新型金属氧化
物半导体 ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭＯＳ 功率器
件已进入实用化阶段其研究开发着眼于提高器件
的工作频率和功率处理能力主要集中于器件结构
和性能的改进并展开了新型半导体材料功率器件
的开发研制绝缘体上硅ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒＳＯＩ
ＳＰＩＣ 研究中ＳＯＩ 高压器件的设计和优化是研究的
主要课题ＳＯＩ 横向绝缘栅双极型晶体管 ｌａｔｅｒａｌ
ｉｎｓｕｌａｔｅｄｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒＬＩＧＢＴ 开态时在漂
移区的场氧下形成少子的积累层故开态电阻较小
而且其关态击穿电压也较高但是由于存在少子积
累层其响应速度较 ＳＯＩ 横向扩散金属氧化物半导
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