[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 200680055339.5
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101484996A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)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

技術領域

本發(fā)明涉及三端功率器件，以及特別涉及可用作高壓驅動器的功率器件。

背景技術

眾所周知，為了獲得例如既在導通期間(導通狀態(tài))又在開關過程中低功率耗散、高輸入阻抗以及高開關速度等的特性，在過去幾年中提出了大量功率驅動器結構。特別地，趨勢已經(jīng)從雙極晶體管(具有低的導通耗散)以及MOS晶體管(具有在開關過程中低的耗散)走到結合兩種類型晶體管優(yōu)勢的混合元件。在這些之中，提出了一些元件-例如IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、MCT(MOS可控晶閘管)、以及EST(發(fā)射極開關晶閘管)等，其中除了達到在導通狀態(tài)下的功率耗散與在開關過程中的功率耗散之間不同程度的折中之外，還涉及通過絕緣柵電極驅動。

在提出的混合技術方案中，已經(jīng)證明具有例如因為它們允許高阻止電壓(器件可以耐受而不被擊穿的最高反向電壓)等的特定優(yōu)勢的一些技術方案是基于晶閘管的那些，其在工作中具有減少的正向電壓降，以及像MOSFET那樣被驅動，也就是用控制電壓施加在絕緣柵上。MCT以及EST屬于所述類別，其然而具有某種程度上適中的反向偏置安全工作區(qū)(RBSOA)以及長的關閉時間。

為了解決所述問題，在2003年5月19日以本申請人名義提交的專利申請No.WO2004102671中，已經(jīng)提出了一種基于晶閘管的具有高開關速度的功率器件。特別地，在圖1中由1所指的所述功率器件，包括在兩個電流導通端4、5之間串聯(lián)的晶閘管2和MOSFET?3。功率器件1也具有驅動端6，其與MOSFET?3的絕緣柵電極連接以及接收用于開啟或關閉器件的電壓，以及與晶閘管2連接的用于在關閉器件時將電荷快速取出的另外的端7。這樣，在關閉時不會發(fā)生電流拖尾，以及關閉是非?？斓?。另外，這種功率器件不具有任何寄生元件并且因此具有大的RBSOA。

盡管有因前述的優(yōu)勢，然而功率器件1具有缺點，就它具有四端(兩個控制端以及兩個電流導通端)而言其不是標準的類型，與大多數(shù)只具有三端(一個控制端以及兩個斷電端)的功率驅動器不同。

發(fā)明內容

因此本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺點以及構成對已知類型功率器件的進一步改進的功率器件。

根據(jù)本發(fā)明，從而提供了一種功率器件以及相應的制造工藝。

按照本發(fā)明的一種功率器件，包括：

第一電流導通端；

第二電流導通端；

控制端，其配置成用于接收所述功率器件的控制電壓；以及

在所述第一電流導通端和所述第二電流導通端之間串聯(lián)的晶閘管器件和第一絕緣柵開關器件，所述第一絕緣柵開關器件具有連接到所述控制端的柵極端，以及所述晶閘管器件具有基極端，

其特征在于，包括：

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

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

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

按照本發(fā)明的一種用于制造功率器件的工藝，包括：

提供具有第一表面以及第二表面的半導體材料體；

在所述第一表面上方形成第一電流導通端，以及在所述第二表面上方形成第二電流導通端與控制端；

在所述半導體材料體內形成在所述第一電流導通端和所述第二電流導通端之間串聯(lián)的晶閘管器件和第一絕緣柵開關器件，所述第一絕緣柵開關器件具有連接到所述控制端的柵極端，以及所述晶閘管器件具有基極端，

其特征在于包括：

在所述半導體材料體內形成連接在所述第一電流導通端與所述晶閘管器件的所述基極端之間并且具有連接到所述控制端的相應柵極端的第二絕緣柵開關器件，

提供第一導電類型的并且定義出所述第一表面的襯底；

在所述襯底上形成第二導電類型的第一基區(qū)；

在所述第一基區(qū)內形成所述第一導電類型的第二基區(qū)；

在所述第二基區(qū)上形成第二導電類型的第一導電區(qū)，所述第一導電區(qū)定義出所述第二表面；

形成所述第一導電類型的第一阱區(qū)，其從所述第二表面延伸到所述第一與第二基區(qū)中之一為止；

形成具有所述第二導電類型的第二導電區(qū)，其被具有所述第一導電類型的第一溝道區(qū)從所述第一導電區(qū)分開；以及