半導體裝置、ac/dc轉換器、pfc電路和電機驅動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體裝置以及具有該半導體裝置的交流/直流(AC/DC)轉換器、功率因數校正(PFC)電路和電機驅動器。
【背景技術】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)是由雙極型晶體管(Bipolar Transistor)和金屬氧化物場效應晶體管(Metal Oxidat1nSemiconductor Field Effect Transistor, M0SFET)組成的半導體功率器件，其兼具MOSFET的高輸入阻抗和雙極型晶體管的低導通壓降兩方面特性，被廣泛應用于功率因數校正(Power Factor Correct1n, PFC)電路、電機驅動器(Motor Driver)、變頻器、開關電源、照明電路、交流/直流(AC/DC)轉換器等領域。
[0003]專利文獻I (JP特開平6-104443)公開了一種橫型IGBT器件，圖1為專利文獻I的橫型IGBT的器件結構示意圖，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4、集電區5、柵極絕緣膜6、柵極7、接觸區域8和9、接觸區域10和11、發射極12、集電極13、背面電極14，并且，通過連接線15將背面電極14和發射極12電連接，橢圓形虛線所示位置是IGBT中雙極型晶體管Ql、Q2的位置。
[0004]圖2是專利文獻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分別對應圖1中IGBT的集電極13、發射極12和柵極7。需要說明的是，在圖1、圖2中，IGBT的集電區5實際上相當于雙極型晶體管Q1、Q2的發射區，IGBT的集電極13實際上相當于雙極型晶體管Q1、Q2的發射極。
[0005]根據圖2的等效電路圖可知，通過使芯片表面的電極與背面的電極短路，能夠降低IGBT的導通電阻。上述將表面電極與背面電極短路的結構還能用于縱型IGBT，從而形成縱橫混合結構。在縱橫混合結構中，通過減小IGBT集電區的P型擴散面積，能夠減少載流子，從而在IGBT關斷時減少尾電流，以提高IGBT的開關速度。
[0006]應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的【背景技術】部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。
【發明內容】
[0007]在現有技術中，通過減小集電區的P型擴散區的面積來提高IGBT的開關速度，但是，在現有技術中，在IGBT從導通狀態切換到關斷狀態時，QU Q2的基極依然有電流流通，導致IGBT的集電極(相當于Ql、Q2的發射極)也有電流流通，因此，流過IGBT集電極的電流成為尾電流，導致IGBT的開關速度變慢。可見，在IGBT關斷時，由于IGBT的集電區中不可避免地仍然存在載流子，所以會存在開關速度的極限。
[0008]本發明實施例提供一種半導體裝置以及具有該半導體裝置的交流/直流(AC/DC)轉換器、功率因數校正(Power Factor Correct1n, PFC)電路和電機驅動器(MotorDriver),以提高IGBT的開關速度。
[0009]根據本發明實施例的第一方面，提供一種半導體裝置，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)和第一場效應晶體管(匪1)，所述第一雙極型晶體管的基極連接所述第一場效應晶體管的漏極，其特征在于，所述半導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通狀態時所述旁通路徑的阻抗與所述絕緣柵雙極型晶體管處于關斷狀態時所述旁通路徑的阻抗不同。
[0010]根據本發明實施例的第二方面，其中，所述絕緣柵雙極型晶體管處于導通狀態時，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斷狀態時，所述旁通路徑的阻抗變小。
[0011]根據本發明實施例的第三方面，其中，所述旁通路徑包括第二場效應晶體管(PM2)，所述第二場效應晶體管為P溝道金屬氧化物晶體管。
[0012]根據本發明實施例的第四方面，其中，所述第二場效應晶體管的漏極連接所述第一雙極型晶體管的基極，所述第二場效應晶體管的源極連接所述第一雙極型晶體管的發射極。
[0013]根據本發明實施例的第五方面，其中，所述第二場效應晶體管的柵極接地。
[0014]根據本發明實施例的第六方面，其中，所述半導體裝置還具有串聯于所述第二場效應晶體管的漏極和所述第一場效應晶體管的柵極之間的至少兩個電容，所述第二場效應晶體管的柵極與所述至少兩個電容的一個電極連接。
[0015]根據本發明實施例的第七方面，其中，所述第二場效應晶體管的漏極與所述第二場效應晶體管的背柵極連接。
[0016]根據本發明實施例的第八方面，其中，所述半導體裝置還包括:第二雙極型晶體管(Q2)，所述第二雙極型晶體管的發射極連接所述第一雙極型晶體管的發射極，所述第二雙極型晶體管的基極連接所述第一場效應晶體管的漏極。
[0017]根據本發明實施例的第九方面，提供一種交流/直流轉換器，其包括如本發明實施例第一方面至第八方面任一項所述的半導體裝置。
[0018]根據本發明實施例的第十方面，提供一種功率因數校正(Power FactorCorrect1n, PFC)電路,其包括如本發明實施例第一方面至第八方面任一項所述的半導體
>j-U ρ?α裝直。
[0019]根據本發明實施例的第十一方面，提供一種電機驅動器(Motor Driver)，其包括如本發明實施例第一方面至第八方面任一項所述的半導體裝置。
[0020]本發明的有益效果在于:在IGBT的雙極型晶體管的發射極和基極之間連接旁通路徑，可以在IGBT關斷時避免產生尾電流，提高IGBT的開關速度。
[0021]參照后文的說明和附圖，詳細公開了本發明的特定實施方式，指明了本發明的原理可以被采用的方式。應該理解，本發明的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的范圍內，本發明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0022]針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0023]應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說明】
[0024]所包括的附圖用來提供對本發明實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，用于例示本發明的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本發明的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0025]圖1為專利文獻I的橫型IGBT的器件結構示意圖；
[0026]圖2是專利文獻I的橫型IGBT的等效電路圖；
[0027]圖3是本發明實施例1的半導體裝置的等效電路圖；
[0028]圖4是本發明實施例2的半導體裝置的一個等效電路圖；
[0029]圖5是本發明實施例2的半導體裝置的器件結構的一個示意圖；
[0030]圖6是本發明實施例2的半導體裝置的另一個等效電路圖；
[0031]圖