[发明专利]具有高开关速度的三端功率器件以及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及三端功率器件，以及特别涉及可用作高压驱动器的功率器件。

背景技术

众所周知，为了获得例如既在导通期间(导通状态)又在开关过程中低功率耗散、高输入阻抗以及高开关速度等的特性，在过去几年中提出了大量功率驱动器结构。特别地，趋势已经从双极晶体管(具有低的导通耗散)以及MOS晶体管(具有在开关过程中低的耗散)走到结合两种类型晶体管优势的混合元件。在这些之中，提出了一些元件-例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MCT(MOS可控晶闸管)、以及EST(发射极开关晶闸管)等，其中除了达到在导通状态下的功率耗散与在开关过程中的功率耗散之间不同程度的折中之外，还涉及通过绝缘栅电极驱动。

在提出的混合技术方案中，已经证明具有例如因为它们允许高阻止电压(器件可以耐受而不被击穿的最高反向电压)等的特定优势的一些技术方案是基于晶闸管的那些，其在工作中具有减少的正向电压降，以及像MOSFET那样被驱动，也就是用控制电压施加在绝缘栅上。MCT以及EST属于所述类别，其然而具有某种程度上适中的反向偏置安全工作区(RBSOA)以及长的关闭时间。

为了解决所述问题，在2003年5月19日以本申请人名义提交的专利申请No.WO2004102671中，已经提出了一种基于晶闸管的具有高开关速度的功率器件。特别地，在图1中由1所指的所述功率器件，包括在两个电流导通端4、5之间串联的晶闸管2和MOSFET 3。功率器件1也具有驱动端6，其与MOSFET 3的绝缘栅电极连接以及接收用于开启或关闭器件的电压，以及与晶闸管2连接的用于在关闭器件时将电荷快速取出的另外的端7。这样，在关闭时不会发生电流拖尾，以及关闭是非常快的。另外，这种功率器件不具有任何寄生元件并且因此具有大的RBSOA。

尽管有因前述的优势，然而功率器件1具有缺点，就它具有四端(两个控制端以及两个电流导通端)而言其不是标准的类型，与大多数只具有三端(一个控制端以及两个断电端)的功率驱动器不同。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种能够克服上述缺点以及构成对已知类型功率器件的进一步改进的功率器件。

根据本发明，从而提供了一种功率器件以及相应的制造工艺。

按照本发明的一种功率器件，包括：

第一电流导通端；

第二电流导通端；

控制端，其配置成用于接收所述功率器件的控制电压；以及

在所述第一电流导通端和所述第二电流导通端之间串联的晶闸管器件和第一绝缘栅开关器件，所述第一绝缘栅开关器件具有连接到所述控制端的栅极端，以及所述晶闸管器件具有基极端，

其特征在于，包括：

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

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

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

按照本发明的一种用于制造功率器件的工艺，包括：

提供具有第一表面以及第二表面的半导体材料体；

在所述第一表面上方形成第一电流导通端，以及在所述第二表面上方形成第二电流导通端与控制端；

在所述半导体材料体内形成在所述第一电流导通端和所述第二电流导通端之间串联的晶闸管器件和第一绝缘栅开关器件，所述第一绝缘栅开关器件具有连接到所述控制端的栅极端，以及所述晶闸管器件具有基极端，

其特征在于包括：

在所述半导体材料体内形成连接在所述第一电流导通端与所述晶闸管器件的所述基极端之间并且具有连接到所述控制端的相应栅极端的第二绝缘栅开关器件，

提供第一导电类型的并且定义出所述第一表面的衬底；

在所述衬底上形成第二导电类型的第一基区；

在所述第一基区内形成所述第一导电类型的第二基区；

在所述第二基区上形成第二导电类型的第一导电区，所述第一导电区定义出所述第二表面；

形成所述第一导电类型的第一阱区，其从所述第二表面延伸到所述第一与第二基区中之一为止；

形成具有所述第二导电类型的第二导电区，其被具有所述第一导电类型的第一沟道区从所述第一导电区分开；以及