半導(dǎo)體裝置、ac/dc轉(zhuǎn)換器、pfc電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體裝置以及具有該半導(dǎo)體裝置的交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器、功率因數(shù)校正(PFC)電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)是由雙極型晶體管(Bipolar Transistor)和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxidat1nSemiconductor Field Effect Transistor, M0SFET)組成的半導(dǎo)體功率器件，其兼具M(jìn)OSFET的高輸入阻抗和雙極型晶體管的低導(dǎo)通壓降兩方面特性，被廣泛應(yīng)用于功率因數(shù)校正(Power Factor Correct1n, PFC)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(Motor Driver)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)I (JP特開(kāi)平6-104443)公開(kāi)了一種橫型IGBT器件，圖1為專(zhuān)利文獻(xiàn)I的橫型IGBT的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該橫型IGBT器件包括基板1、外延層2、N阱3、基區(qū)4、集電區(qū)5、柵極絕緣膜6、柵極7、接觸區(qū)域8和9、接觸區(qū)域10和11、發(fā)射極12、集電極13、背面電極14，并且，通過(guò)連接線(xiàn)15將背面電極14和發(fā)射極12電連接，橢圓形虛線(xiàn)所示位置是IGBT中雙極型晶體管Ql、Q2的位置。
[0004]圖2是專(zhuān)利文獻(xiàn)I的橫型IGBT的等效電路圖，其中，Ml是IGBT中的MOS晶體管，C、E、G分別對(duì)應(yīng)圖1中IGBT的集電極13、發(fā)射極12和柵極7。需要說(shuō)明的是，在圖1、圖2中，IGBT的集電區(qū)5實(shí)際上相當(dāng)于雙極型晶體管Q1、Q2的發(fā)射區(qū)，IGBT的集電極13實(shí)際上相當(dāng)于雙極型晶體管Q1、Q2的發(fā)射極。
[0005]根據(jù)圖2的等效電路圖可知，通過(guò)使芯片表面的電極與背面的電極短路，能夠降低IGBT的導(dǎo)通電阻。上述將表面電極與背面電極短路的結(jié)構(gòu)還能用于縱型IGBT，從而形成縱橫混合結(jié)構(gòu)。在縱橫混合結(jié)構(gòu)中，通過(guò)減小IGBT集電區(qū)的P型擴(kuò)散面積，能夠減少載流子，從而在IGBT關(guān)斷時(shí)減少尾電流，以提高IGBT的開(kāi)關(guān)速度。
[0006]應(yīng)該注意，上面對(duì)技術(shù)背景的介紹只是為了方便對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說(shuō)明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)減小集電區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)的面積來(lái)提高IGBT的開(kāi)關(guān)速度，但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，QU Q2的基極依然有電流流通，導(dǎo)致IGBT的集電極(相當(dāng)于Ql、Q2的發(fā)射極)也有電流流通，因此，流過(guò)IGBT集電極的電流成為尾電流，導(dǎo)致IGBT的開(kāi)關(guān)速度變慢?？梢?jiàn)，在IGBT關(guān)斷時(shí)，由于IGBT的集電區(qū)中不可避免地仍然存在載流子，所以會(huì)存在開(kāi)關(guān)速度的極限。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體裝置以及具有該半導(dǎo)體裝置的交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器、功率因數(shù)校正(Power Factor Correct1n, PFC)電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(MotorDriver),以提高IGBT的開(kāi)關(guān)速度。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種半導(dǎo)體裝置，具有絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，所述絕緣柵雙極型晶體管具有第一雙極型晶體管(Ql)和第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(匪1)，所述第一雙極型晶體管的基極連接所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置還具有旁通路徑，所述旁通路徑的一端連接所述第一雙極型晶體管的發(fā)射極，所述旁通路徑的另一端連接所述第一雙極型晶體管的基極，并且，所述絕緣柵雙極型晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)所述旁通路徑的阻抗與所述絕緣柵雙極型晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)所述旁通路徑的阻抗不同。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，其中，所述絕緣柵雙極型晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述旁通路徑的阻抗變大；所述絕緣柵雙極型晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述旁通路徑的阻抗變小。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，其中，所述旁通路徑包括第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PM2)，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P溝道金屬氧化物晶體管。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第四方面，其中，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接所述第一雙極型晶體管的基極，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極連接所述第一雙極型晶體管的發(fā)射極。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第五方面，其中，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極接地。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第六方面，其中，所述半導(dǎo)體裝置還具有串聯(lián)于所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極和所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間的至少兩個(gè)電容，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述至少兩個(gè)電容的一個(gè)電極連接。
[0015]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第七方面，其中，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的背柵極連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第八方面，其中，所述半導(dǎo)體裝置還包括:第二雙極型晶體管(Q2)，所述第二雙極型晶體管的發(fā)射極連接所述第一雙極型晶體管的發(fā)射極，所述第二雙極型晶體管的基極連接所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第九方面，提供一種交流/直流轉(zhuǎn)換器，其包括如本發(fā)明實(shí)施例第一方面至第八方面任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第十方面，提供一種功率因數(shù)校正(Power FactorCorrect1n, PFC)電路,其包括如本發(fā)明實(shí)施例第一方面至第八方面任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體
>j-U ρ?α裝直。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第十一方面，提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(Motor Driver)，其包括如本發(fā)明實(shí)施例第一方面至第八方面任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:在IGBT的雙極型晶體管的發(fā)射極和基極之間連接旁通路徑，可以在IGBT關(guān)斷時(shí)避免產(chǎn)生尾電流，提高IGBT的開(kāi)關(guān)速度。
[0021]參照后文的說(shuō)明和附圖，詳細(xì)公開(kāi)了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，指明了本發(fā)明的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。
[0022]針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類(lèi)似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0023]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說(shuō)明】
[0024]所包括的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說(shuō)明書(shū)的一部分，用于例示本發(fā)明的實(shí)施方式，并與文字描述一起來(lái)闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0025]圖1為專(zhuān)利文獻(xiàn)I的橫型IGBT的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是專(zhuān)利文獻(xiàn)I的橫型IGBT的等效電路圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的等效電路圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)等效電路圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的另一個(gè)等效電路圖；
[0031]圖