【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的各個方面主要涉及晶體管，更確切地說是涉及絕緣柵雙極晶體管。
技術(shù)介紹
1、各種現(xiàn)代應(yīng)用都使用電子開關(guān)來執(zhí)行不同的操作功能。雖然有許多不同類型的電子開關(guān)，包括繼電器，晶體管和真空管等。但是目前，電子電路中仍然主要使用固態(tài)晶體管。晶體管主要分為以下兩大類型：絕緣柵雙極晶體管(igbt)和金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)。
2、與mosfet相比，igbt具有優(yōu)良的高電流電導(dǎo)特性。mosfet的“接通”狀態(tài)電導(dǎo)率在標(biāo)準(zhǔn)溫度下是線性的，可以利用rdson，建模成為一個電阻器。另一方面，igbt的電導(dǎo)率在標(biāo)準(zhǔn)溫度下是非線性的，可以更好地建模為二極管。另外，igbt與mosfet相比，在處理較高的電流密度時表現(xiàn)更加出色，與超級結(jié)mosfet相比，具有極其簡單的/較低成本的制備工藝。因此，igbt因其具有相對低的電阻和相對低的成本，是理想的高電流應(yīng)用。
3、盡管igbt擁有許多優(yōu)于mosfet的優(yōu)良特性，但是也存在一些明顯的不足。其中一個不足就是igbt在低電流下具有一個“接通”狀態(tài)電壓閾值vth，并且只有當(dāng)電壓超過閾值之后，才會開始傳導(dǎo)。這就意味著對于低安培和電壓應(yīng)用來說，傳統(tǒng)的igbt與mosfet相比，具有相當(dāng)高的導(dǎo)電損耗，在非零電壓下的“接通”狀態(tài)中，而沒有任何處于它們的輸出特性的二極管拐點。igbt的另一個不足是由于它的結(jié)構(gòu)，它無法在反向電流方向傳導(dǎo)電流，而mosfet具有一個內(nèi)置的體二極管，可以反轉(zhuǎn)電流方向傳導(dǎo)。
4、為了克服這個問題，二極管可以放置在反平行于igbt的
5、正是在這一前提下，提出了本專利技術(shù)的各種實施例。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)公開了一種裝置，包括：一個絕緣柵雙極晶體管，具有一個摻雜立柱在本體區(qū)下方，摻雜立柱延伸到絕緣柵雙極晶體管的漂流區(qū)中；以及一個超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其中絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極導(dǎo)電耦合，絕緣柵雙極晶體管的集電極和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極導(dǎo)電耦合，絕緣柵雙極晶體管的柵極和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極導(dǎo)電耦合。
2、其中，超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的體二極管和絕緣柵雙極晶體管是反并聯(lián)的。
3、其中，絕緣柵雙極晶體管和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管都位于同一個電路板上。
4、其中，絕緣柵雙極晶體管和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管位于同一個襯底中。
5、其中，絕緣柵雙極晶體管和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管位于同一個集成電路封裝中。
6、其中，在“接通”狀態(tài)下，當(dāng)電流小于一額定電流時，大部分的電荷都流經(jīng)超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
7、其中，在“接通”狀態(tài)下，當(dāng)電流大于一額定電流時，大部分的電荷都流經(jīng)絕緣柵雙極晶體管。
8、其中，絕緣柵雙極晶體管為一個平面柵絕緣柵雙極晶體管。
9、其中，配置絕緣柵雙極晶體管和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，使其具有柵極源極電壓閾值在彼此的±2伏特以內(nèi)。
10、其中，超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管穿插在襯底中的絕緣柵雙極晶體管之間。
11、其中，絕緣柵雙極晶體管與超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管共享一個漂流區(qū)，并且其中共享的漂流區(qū)對于絕緣柵雙極晶體管和超級結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管來說處于相同的摻雜濃度。
12、其中，有多個本體區(qū)和摻雜立柱，其中多個摻雜立柱延伸在漂流區(qū)中，并且其中本體區(qū)和摻雜立柱具有相同的導(dǎo)電類型。
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1.一種半導(dǎo)體裝置，包括：一個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，其柵極包括形成在延伸到第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)中的第一屏蔽電極頂部上的柵極絕緣層，所述絕緣柵雙極晶體管還具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的注入層，在漂移區(qū)和注入層之間的第一導(dǎo)電類型的緩沖層，以及在緩沖層和注入層之間的第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型的輕摻雜層；一個超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(SJ-MOSFET)，其具有第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s底層，其中IGBT和SJ-MOSFET在結(jié)構(gòu)上通過公共襯底耦合，其中絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極通過一接觸金屬導(dǎo)電耦合，其中絕緣柵雙極晶體管的集電極和超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極通過背面接觸金屬導(dǎo)電耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述IGBT的柵極和所述SJ-MOSFET的柵極導(dǎo)電耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述SJ-MOSFET的體二極管與所述IGBT反并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在電流小于1-2安培的導(dǎo)通狀態(tài)下，大部分電荷通過所述SJ-
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在電流大于1-2安培的導(dǎo)通狀態(tài)下，大部分電荷通過所述IGBT傳導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述SJ-MOSFET包括快速恢復(fù)體二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述快速恢復(fù)體二極管是通過在封裝之前用電子轟擊所述SJ-MOSFET來創(chuàng)建的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述SJ-MOSFET充當(dāng)續(xù)流二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述IGBT是平面柵絕緣柵雙極晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述絕緣柵雙極晶體管和所述超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管被配置為具有彼此在±2伏內(nèi)的柵源閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述絕緣柵雙極晶體管與所述超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管并聯(lián)布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)散布在所述公共襯底中的絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述絕緣柵雙極晶體管與所述超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管共享漂移區(qū)，并且其中所述共享漂移區(qū)對于所述絕緣柵雙極晶體管和所述超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管兩者處于相同的摻雜濃度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述絕緣柵雙極晶體管包括位于相鄰柵極之間的第二屏蔽電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述IGBT中的漂移區(qū)的底部的位置高于所述SJ-MOSFET中的漂移區(qū)的底部。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中存在多個本體區(qū)域和摻雜柱，并且其中所述多個摻雜柱延伸到所述漂移區(qū)域中，并且其中所述本體區(qū)域和摻雜柱具有相同的導(dǎo)電類型。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括：一個絕緣柵雙極晶體管(igbt)，其柵極包括形成在延伸到第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)中的第一屏蔽電極頂部上的柵極絕緣層，所述絕緣柵雙極晶體管還具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的注入層，在漂移區(qū)和注入層之間的第一導(dǎo)電類型的緩沖層，以及在緩沖層和注入層之間的第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型的輕摻雜層；一個超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(sj-mosfet)，其具有第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)、第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s底層，其中igbt和sj-mosfet在結(jié)構(gòu)上通過公共襯底耦合，其中絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極通過一接觸金屬導(dǎo)電耦合，其中絕緣柵雙極晶體管的集電極和超級結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極通過背面接觸金屬導(dǎo)電耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述igbt的柵極和所述sj-mosfet的柵極導(dǎo)電耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述sj-mosfet的體二極管與所述igbt反并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在電流小于1-2安培的導(dǎo)通狀態(tài)下，大部分電荷通過所述sj-mosfet傳導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在電流大于1-2安培的導(dǎo)通狀態(tài)下，大部分電荷通過所述igbt傳導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述sj-mosfet包括快速恢復(fù)體二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述快速恢復(fù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬督兒·博德，管靈鵬，卡爾提克·帕德瑪納罕，徐范錫，
申請(專利權(quán))人：萬國半導(dǎo)體國際有限合伙公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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