[发明专利]具有高开关速度的三端功率器件以及制造工艺

权利要求书

1.一种功率器件(10)，包括：

第一电流导通端(A)；

第二电流导通端(K)；

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

在所述第一电流导通端(A)和所述第二电流导通端(K)之间串联的晶闸管器件(12)和第一绝缘栅开关器件(14)，所述第一绝缘栅开关器件(14)具有连接到所述控制端(G)的栅极端，以及所述晶闸管器件(12)具有基极端(16)，

其特征在于，包括：

连接在所述第一电流导通端(A)与所述晶闸管器件(12)的所述基极端(16)之间，并且具有连接到所述控制端(G)的相应栅极端的第二绝缘栅开关器件(18)，

其中所述第一绝缘栅开关器件是MOSFET(14)，以及所述第二绝缘栅开关器件是IGBT(18)，并且

其中所述MOSFET(14)的漏极端连接到所述晶闸管器件(12)并且其源极端连接到所述第二电流导通端(K)，以及所述IGBT(18)的集电极端连接到所述第一电流导通端(A)并且其发射极端连接到所述晶闸管器件(12)的所述基极端(16)，所述MOSFET(14)和所述IGBT(18)具有相同导电类型的相应沟道。

2.如权利要求1所述的功率器件，还包括连接在所述晶闸管器件(12)的所述基极端(16)与所述第二电流导通端(K)之间的选择性电流导通元件(19)，其配置成用于在所述第一和第二绝缘栅开关器件(14，18)给定工作状态下使得从所述晶闸管器件(12)的所述基极端(16)取出电流到所述第二电流导通端(K)。

3.如权利要求2所述的功率器件，其中所述选择性电流导通元件是齐纳二极管(19)，其阳极端连接到所述第二电流导通端(K)并且其阴极端连接到所述晶闸管器件(12)的所述基极端。

4.如权利要求1所述的功率器件，包括半导体材料体(20)，其具有第一表面(20a)和第二表面(20b)，并且其包括：具有第一导电类型并且定义出所述第一表面(20a)的衬底区(22)；具有第二导电类型并且设置在所述衬底区(22)上的第一基区(24)；具有所述第一导电类型并且至少部分地容置于所述第一基区(24)内的第二基区(26)；具有第二导电类型、设置在所述第二基区(26)上并且定义出所述第二表面(20b)的第一导电区(27，28)；具有所述第二导电类型、被具有所述第一导电类型的第一沟道区(33)从所述第一导电区(27，28)分开的第二导电区(34)；具有所述第二导电类型并且被具有所述第一导电类型的第二沟道区(35)从所述第一导电区(27，28)分开的第三导电区(36)；以及具有所述第一导电类型的并且从所述第二表面(20b)延伸到所述第一和第二基区(24，26)中之一的第一阱区(30)，所述第二和第三导电区(34，36)横向设置并且设置在相对于所述第一阱区(30)的相反侧，并且所述第二沟道区(35)与所述第一阱区(30)接触。

5.如权利要求4所述的功率器件，其中所述第一和第二绝缘栅开关器件(14，18)的栅极端包括设置在所述半导体材料体(20)的所述第二表面(20b)上方并且与所述半导体材料体(20)的所述第二表面(20b)电绝缘并且分别位于所述第一和第二沟道区(33，35)上面的相应的栅电极(39，40)；所述栅电极(39，40)互相连接并且连接到所述控制端(G)，所述第一电流导通端(A)连接到所述衬底区(22)，所述第二电流导通端(K)连接到所述第二导电区(34)，以及所述晶闸管器件(12)的所述基极端(16)连接到设置在所述第二表面(20b)上的与所述第三导电区(36)和所述第一阱区(30)接触的浮式导电区(44)。

6.如权利要求4所述的功率器件，其中所述第一导电区由位于所述第二基区(26)上面的埋区(27)以及由位于所述埋区(27)上面的外延区(28)形成；并且其中所述半导体材料体(20)还包括具有所述第二导电类型并且从所述第二表面(20b)穿过所述外延区(28)延伸到所述埋区(27)的第二阱区(32)；所述外延区(28)容纳定义出所述第一和第二沟道区并且分别容纳所述第二和第三导电区(34，36)的第一体区和第二体区(33，35)，并且所述第一体区(33)被所述第二阱区(32)横向定界。