[發明專利]具有高開關速度的三端功率器件以及制造工藝

無效

• 申請號: 200680055339.5
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101484996A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: C·龍斯瓦爾勒;V·伊尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/745
• 分類號: H01L29/745;H01L29/749;H01L29/74
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 柯廣華;王丹昕

1.一種功率器件(10)，包括：

第一電流導通端(A)；

第二電流導通端(K)；

控制端(G)，其配置成用于接收所述功率器件(10)的控制電壓(V_GATE)；以及

在所述第一電流導通端(A)和所述第二電流導通端(K)之間串聯的晶閘管器件(12)和第一絕緣柵開關器件(14)，所述第一絕緣柵開關器件(14)具有連接到所述控制端(G)的柵極端，以及所述晶閘管器件(12)具有基極端(16)，

其特征在于，包括：

連接在所述第一電流導通端(A)與所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)之間，并且具有連接到所述控制端(G)的相應柵極端的第二絕緣柵開關器件(18)，

其中所述第一絕緣柵開關器件是MOSFET(14)，以及所述第二絕緣柵開關器件是IGBT(18)，并且

其中所述MOSFET(14)的漏極端連接到所述晶閘管器件(12)并且其源極端連接到所述第二電流導通端(K)，以及所述IGBT(18)的集電極端連接到所述第一電流導通端(A)并且其發射極端連接到所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)，所述MOSFET(14)和所述IGBT(18)具有相同導電類型的相應溝道。

2.如權利要求1所述的功率器件，還包括連接在所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)與所述第二電流導通端(K)之間的選擇性電流導通元件(19)，其配置成用于在所述第一和第二絕緣柵開關器件(14，18)給定工作狀態下使得從所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)取出電流到所述第二電流導通端(K)。

3.如權利要求2所述的功率器件，其中所述選擇性電流導通元件是齊納二極管(19)，其陽極端連接到所述第二電流導通端(K)并且其陰極端連接到所述晶閘管器件(12)的所述基極端。

4.如權利要求1所述的功率器件，包括半導體材料體(20)，其具有第一表面(20a)和第二表面(20b)，并且其包括：具有第一導電類型并且定義出所述第一表面(20a)的襯底區(22)；具有第二導電類型并且設置在所述襯底區(22)上的第一基區(24)；具有所述第一導電類型并且至少部分地容置于所述第一基區(24)內的第二基區(26)；具有第二導電類型、設置在所述第二基區(26)上并且定義出所述第二表面(20b)的第一導電區(27，28)；具有所述第二導電類型、被具有所述第一導電類型的第一溝道區(33)從所述第一導電區(27，28)分開的第二導電區(34)；具有所述第二導電類型并且被具有所述第一導電類型的第二溝道區(35)從所述第一導電區(27，28)分開的第三導電區(36)；以及具有所述第一導電類型的并且從所述第二表面(20b)延伸到所述第一和第二基區(24，26)中之一的第一阱區(30)，所述第二和第三導電區(34，36)橫向設置并且設置在相對于所述第一阱區(30)的相反側，并且所述第二溝道區(35)與所述第一阱區(30)接觸。

5.如權利要求4所述的功率器件，其中所述第一和第二絕緣柵開關器件(14，18)的柵極端包括設置在所述半導體材料體(20)的所述第二表面(20b)上方并且與所述半導體材料體(20)的所述第二表面(20b)電絕緣并且分別位于所述第一和第二溝道區(33，35)上面的相應的柵電極(39，40)；所述柵電極(39，40)互相連接并且連接到所述控制端(G)，所述第一電流導通端(A)連接到所述襯底區(22)，所述第二電流導通端(K)連接到所述第二導電區(34)，以及所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)連接到設置在所述第二表面(20b)上的與所述第三導電區(36)和所述第一阱區(30)接觸的浮式導電區(44)。

6.如權利要求4所述的功率器件，其中所述第一導電區由位于所述第二基區(26)上面的埋區(27)以及由位于所述埋區(27)上面的外延區(28)形成；并且其中所述半導體材料體(20)還包括具有所述第二導電類型并且從所述第二表面(20b)穿過所述外延區(28)延伸到所述埋區(27)的第二阱區(32)；所述外延區(28)容納定義出所述第一和第二溝道區并且分別容納所述第二和第三導電區(34，36)的第一體區和第二體區(33，35)，并且所述第一體區(33)被所述第二阱區(32)橫向定界。