一种注入增强型快速SOI-LIGBT新结构研究
DOI:
作者:
作者单位:

(1. 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060;2. 重庆大学 电气工程学院, 重庆 400044)

作者简介:

黄 磊(1980—),男(汉族),四川雅安人,本科,高级工程师,从事模拟集成电路工艺技术研发工作。 陈文锁(1981—),男(汉族),河北衡水人,博士,副教授,从事模拟集成电路技术研发工作。通信作者。

通讯作者:

中图分类号:

TN342+.3

基金项目:

集成电路与微系统全国重点实验室基金资助项目(6142802200510);国家重点研发计划资助项目(2018YFB2100100);重庆市自然科学基金资助项目(cstc2020jcyj-msxmX0572); 中央高校基本科研业务费资助项目(2020CDJ-LHZZ-076)


Novel Injection-Enhanced Fast SOI-LIGBT Structure
Author:
Affiliation:

(1. The 24th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Chongqing 400060, P. R. China;2. School of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, P. R. China)

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    摘要:

    薄顶层硅SOI(Silicon on Insulator)横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated-Gate Bipolar Transistor,LIGBT)的正向饱和电压较高,引入旨在减小关断态拖尾电流的集电极短路结构后,正向饱和电压进一步增大。提出了一种注入增强型(Injection Enhancement,IE)快速LIGBT新结构器件(F-IE-LIGBT),并对其工作机理进行了理论分析和模拟仿真验证。该新结构F-IE-LIGBT器件整体构建在薄顶层硅SOI衬底材料上,其集电极采用注入增强结构和电势控制结构设计。器件及电路联合模拟仿真说明:新结构F-IE-LIGBT器件在获得较小正向饱和电压的同时,减小了关断拖尾电流,实现了快速关断特性。新结构F-IE-LIGBT器件非常适用于SOI基高压功率集成电路。

    Abstract:

    Thin-top silicon-on-insulator (SOI) lateral insulated-gate bipolar transistors (LIGBTs) have a high forward saturation voltage drop. When a shorted collector structure is introduced to reduce the trailing current of the turning-off state, the forward saturation voltage drop increases further. A novel fast-switching LIGBT (F-IE-LIGBT) device based on injection enhancement (IE) is proposed in this study, and its working mechanism is theoretically analyzed and verified through a simulation. The F-IE-LIGBT device is built on a thin-top SOI substrate, and its collector is designed using injection-enhanced and potential control structures. Combined simulation results show that the F-IE-LIGBT device can obtain a smaller forward saturation voltage drop, reduce the trailing current of the turning-off state, and achieve a fast turn-off characteristic. The F-IE-LIGBT device is highly suitable for SOI-based high-voltage power integrated circuits.

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  • 收稿日期:2023-09-05
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  • 在线发布日期: 2024-06-27
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