[發(fā)明專利]具有高開關(guān)速度的三端功率器件以及制造工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680055339.5
• 申請(qǐng)日: 2006-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN101484996A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·龍斯瓦爾勒;V·伊尼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/745
• 分類號(hào): 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(dǎo)通端(A)；

第二電流導(dǎo)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(dǎo)通端(A)和所述第二電流導(dǎo)通端(K)之間串聯(lián)的晶閘管器件(12)和第一絕緣柵開關(guān)器件(14)，所述第一絕緣柵開關(guān)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(dǎo)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(yīng)柵極端的第二絕緣柵開關(guān)器件(18)，

其中所述第一絕緣柵開關(guān)器件是MOSFET(14)，以及所述第二絕緣柵開關(guān)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(dǎo)通端(K)，以及所述IGBT(18)的集電極端連接到所述第一電流導(dǎo)通端(A)并且其發(fā)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(dǎo)電類型的相應(yīng)溝道。

2.如權(quán)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(dǎo)通端(K)之間的選擇性電流導(dǎo)通元件(19)，其配置成用于在所述第一和第二絕緣柵開關(guān)器件(14，18)給定工作狀態(tài)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(dǎo)通端(K)。

3.如權(quán)利要求2所述的功率器件，其中所述選擇性電流導(dǎo)通元件是齊納二極管(19)，其陽極端連接到所述第二電流導(dǎo)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(quán)利要求1所述的功率器件，包括半導(dǎo)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(dǎo)電類型并且定義出所述第一表面(20a)的襯底區(qū)(22)；具有第二導(dǎo)電類型并且設(shè)置在所述襯底區(qū)(22)上的第一基區(qū)(24)；具有所述第一導(dǎo)電類型并且至少部分地容置于所述第一基區(qū)(24)內(nèi)的第二基區(qū)(26)；具有第二導(dǎo)電類型、設(shè)置在所述第二基區(qū)(26)上并且定義出所述第二表面(20b)的第一導(dǎo)電區(qū)(27，28)；具有所述第二導(dǎo)電類型、被具有所述第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)(33)從所述第一導(dǎo)電區(qū)(27，28)分開的第二導(dǎo)電區(qū)(34)；具有所述第二導(dǎo)電類型并且被具有所述第一導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)(35)從所述第一導(dǎo)電區(qū)(27，28)分開的第三導(dǎo)電區(qū)(36)；以及具有所述第一導(dǎo)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(qū)(24，26)中之一的第一阱區(qū)(30)，所述第二和第三導(dǎo)電區(qū)(34，36)橫向設(shè)置并且設(shè)置在相對(duì)于所述第一阱區(qū)(30)的相反側(cè)，并且所述第二溝道區(qū)(35)與所述第一阱區(qū)(30)接觸。

5.如權(quán)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(guān)器件(14，18)的柵極端包括設(shè)置在所述半導(dǎo)體材料體(20)的所述第二表面(20b)上方并且與所述半導(dǎo)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(qū)(33，35)上面的相應(yīng)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(dǎo)通端(A)連接到所述襯底區(qū)(22)，所述第二電流導(dǎo)通端(K)連接到所述第二導(dǎo)電區(qū)(34)，以及所述晶閘管器件(12)的所述基極端(16)連接到設(shè)置在所述第二表面(20b)上的與所述第三導(dǎo)電區(qū)(36)和所述第一阱區(qū)(30)接觸的浮式導(dǎo)電區(qū)(44)。

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