CN111933687A - 具有高安全工作区的横向功率器件 - Google Patents

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Abstract

一种具有高安全工作区的横向功率器件，属于半导体技术领域。该横向功率器件包括第一导电类型掺杂衬底、第二导电类型漂移区、第一导电类型阱区、高电位电极接触区、低电位电极和高电位电极，其特征在于，还包括由n个沟槽型栅电极隔离开的(n+1)个体区，n≥2，(n+1)个体区位于第二导电类型漂移区之内、且与第一导电类型阱区相邻，(n+1)个体区内设置不同掺杂类型的接触区。本发明提供的一种具有高安全工作区的横向功率器件，相较于传统器件，具有更优秀的饱和特性，具有高安全工作区。

Description

具有高安全工作区的横向功率器件
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种具有高安全工作区的横向功率器件。
背景技术
功率IGBT和功率MOSFET是功率半导体器件的重要组成部分，广泛应用于功率电子电路中。近年来，随着器件尺寸的不断缩小，抑制短沟道效应，保证器件有较优的特性，克服体硅器件中寄生可控硅闩锁效应成为了亟待解决的难题。
LIGBT和LDMOS近年来发展迅速。横向器件结构的电极位于芯片的表面，电流采用横向流动方式，有利于与其他器件的相互集成。由于其器件的MOS沟道和源区位于P型阱中，降低了器件的阈值电压，有利于对器件的低压驱动，简化了功率器件的驱动电路。传统的LIGBT和LDMOS器件在导通态时，正向电压将增大，由于有效沟道长度调制效应产生的影响，传统LIGBT和LDMOS器件的沟道在工作电压较高时将出现夹断，使其器件的有效沟道缩短，而其有效沟道上的压降维持不变，这将导致沟道电流的增加，器件的饱和特性较差。
发明内容
本发明的目的在于，针对背景技术中传统横向功率器件存在的缺陷，提供一种具有高安全工作区的横向功率器件。本发明横向功率器件具有更好的器件饱和特性，在不牺牲甚至能提高器件性能的同时，有效提高了安全工作区。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有高安全工作区的横向功率器件，包括第一导电类型掺杂衬底，位于第一导电类型掺杂衬底之上的第二导电类型漂移区，设置于第二导电类型漂移区两侧的第一导电类型阱区和高电位电极(阳极、漏极)接触区，位于第一导电类型阱区之上的低电位电极(阴极、源极)，位于高电极接触区之上的高电位电极(阳极、漏极)，其特征在于，所述横向功率器件还包括由n个沟槽型栅电极隔离开的(n+1)个体区，n≥2，(n+1)个体区位于第二导电类型漂移区之内、且与第一导电类型阱区相邻的，(n+1)个体区内设置不同掺杂类型的接触区：与第一导电类型阱区相邻的第一个体区内自左至右设置第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区，远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区，其余体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区。
进一步地，所述第一导电类型阱区分别与低电位电极、第一导电类型掺杂衬底连接。
进一步地，所述远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区上表面还可以设置由金属化栅极和栅氧化层组成的平面栅结构，此时，远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区。
进一步地，所述具有高安全工作区的横向功率器件中，当第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型；当第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种具有高安全工作区的横向功率器件，相较于传统器件，具有更优秀的饱和特性，具有高安全工作区。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有高安全工作区的横向功率器件的结构示意图；
图2为实施例1提供的一种具有高安全工作区的LDMOS器件的剖面结构示意图；
图3为实施例2提供的一种具有高安全工作区的超结LDMOS器件的剖面结构示意图；
图4为实施例3提供的一种具有高安全工作区的超结LIGBT器件的剖面结构示意图；
图5为实施例4提供的一种具有高安全工作区的超结RC-IGBT器件的剖面结构示意图；
图6为实施例5提供的一种具有高安全工作区的超结双阳极RC-IGBT器件的剖面结构示意图；
图7为实施例6提供的一种具有高安全工作区的结隔离型超结RC-IGBT器件的剖面结构示意图；
图8为实施例7提供的一种具有高安全工作区的平面栅超结LDMOS器件的剖面结构示意图；
图9为实施例8提供的一种具有高安全工作区的平面栅超结LIGBT器件的剖面结构示意图；
图10为实施例9提供的一种具有高安全工作区的平面栅SOI-LDMOS器件的剖面结构示意图；
图11为实施例10提供的一种具有高安全工作区的平面栅SOI-LIGBT器件的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分具体实施方式，而并非全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下将结合附图，通过特定的实例说明本发明的具体实施方式：
实施例1
本实施例提供的一种具有高安全工作区的LDMOS器件，包括P型衬底6，位于P型衬底之上的N型漂移区5，设置于N型漂移区5两侧的P型阱区和N型接触区20，位于P型阱区之上的源极，位于N型接触区20之上的漏极，其特征在于，还包括由两个沟槽型栅电极8、14隔离开的三个体区(第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18)，与P型阱区相邻的第一P型体区4内自左至右设置P型接触区3、N型接触区7，第二P型体区12内自左至右设置N型接触区10、P型接触区11、N型接触区13，第三P型体区18内自左至右设置N型接触区16、P型接触区17。
本实施例为一种具有高安全工作区的新型MOSFET器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化漏极19接高电位，金属化源极1接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化源极1电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化源极1的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当金属化源极1接低电位时，电子将从金属化源极1流入源极N型接触区7、10、13、16。电子作为载流子从源极N型接触区经过反型层沟道，并经过N型漂移区5流入N型接触区20，形成正向导通电流。
传统的LDMOS器件在正向导通时，MOS沟道长度随着漏极电压的增加而缩短，导致电流密度增加，具有较差的饱和特性。
而本实施例中添加了多栅电极结构。在导通时，随着漏极电压的增加，由N型漂移区5、P型衬底6与第三P型体区18构成的寄生JFET区域会出现夹断；漏极电压进一步增加，漏极电压主要由N型漂移区5以及第三P型体区18承受，N型漂移区5与第一P型体区4、N型漂移区5与第二P型体区12结上的电压几乎保持稳定不变，因此MOS沟道长度保持不变，MOSFET器件的电流密度保持恒定，几乎不受到漏极电压变化的影响，具有更好的饱和特性。
对本实施例具有高安全工作区的功率LDMOS器件的仿真验证中发现，对比常规的LDMOS器件，本实施例器件在施加相同的栅极电压(10V)时，器件的饱和电流密度对比常规LDMOS器件，增加了290％，器件的开启电压Von对比常规LDMOS器件，下降了23％。能够看出，本实施例明显改善了器件的饱和特性，具有高安全工作区。
实施例2
实施例2与实施例1相比，采用横向超结结构以优化器件性能，即在N型漂移区5之内设置P型漂移区21，其余与实施例1相同。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型MOS器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化漏极19接高电位，金属化源极1接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化源极1电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化源极1的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当金属化源极1接低电位时，电子将从金属化源极1流入源极N型接触区7、10、13、16。电子作为载流子从源极N型接触区经过反型层沟道，并经过N型漂移区5流入N型接触区20，形成正向导通电流。
传统的LDMOS器件在正向导通时，MOS沟道长度随着漏极电压的增加而缩短，导致电流密度增加，具有较差的饱和特性。
而本实施例中添加了多栅电极结构。在导通时，随着漏极电压的增加，由N型漂移区5、P型衬底6与第三P型体区18构成的寄生JFET区域会出现夹断；漏极电压进一步增加，漏极电压主要由N型漂移区5、P型漂移区21以及第三P型体区18承受，N型漂移区5与第一P型体区4、N型漂移区5与第二P型体区12结上的电压几乎保持稳定不变，因此MOS沟道长度保持不变，MOSFET器件的电流密度保持恒定，几乎不受到漏极电压变化的影响，具有更好的饱和特性。
实施例3
本实施例提供的一种具有高安全工作区的超结LIGBT器件，包括P型衬底6，位于P型衬底之上的N型漂移区5，位于N型漂移区5之内的P型漂移区21，设置于N型漂移区5两侧的P型阱区2和N型缓冲层25，位于P型阱区2之上的金属化阴极22，位于N型缓冲层25之内的P型接触区24，位于P型接触区24之上的金属化阳极23，其特征在于，还包括由两个沟槽型栅电极8、14隔离开的三个体区(第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18)，与P型阱区相邻的第一P型体区4内自左至右设置P型接触区3、N型接触区7，第二P型体区12内自左至右设置N型接触区10、P型接触区11、N型接触区13，第三P型体区18内自左至右设置N型接触区16、P型接触区17。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型IGBT器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化阳极23接高电位，金属化阴极22接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化阴极22电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化阴极22的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。与此同时，当金属化阳极23施加高电位时，空穴将从P型接触区24注入N型缓冲区25；当金属化阴极22接低电位时，电子将作为载流子从阴极N型接触区7、10、13、16经过MOS沟道和N型漂移区5，流入N型缓冲层25；引起阳极P型接触区24空穴注入，空穴注入N型缓冲区25，形成导通电流。
传统的LIGBT器件在正向导通时，MOS沟道长度随着阳极电压的增加而变短，因此电流密度随着增加，具有较差的饱和特性。
而本实施例中添加了多栅电极结构。在导通时，随着阳极电压的增加，由N型漂移区5、P型衬底6与第三P型体区18构成的寄生JFET区域会出现夹断；阳极电压进一步增加，阳极电压主要由N型漂移区5、P型漂移区21以及第三P型体区18承受，N型漂移区5与第一P型体区4、N型漂移区5与第二P型体区12结上的电压几乎保持稳定不变，因此MOS沟道长度保持不变，IGBT器件的电流密度保持恒定，几乎不受到阳极电压变化的影响，具有更好的饱和特性。
实施例4
本实施例与实施例3相比，在N型缓冲层25之内设置P型接触区24和N型接触区26，位于P型接触区24和N型接触区26之上的金属化阳极23。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型IGBT器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化阳极23接高电位，金属化阴极22接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化阴极22电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化阴极22的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当阳极电流较小时，器件进入MOSFET导通模式，导通电流从阳极的短路孔，经过阳极N型接触区26、N型缓冲层25、N型漂移区5，经过MOS沟道流入阴极N型接触区7、10、13、16，最后通过金属化阴极22流出；当阳极电流增大，电子电流在阳极P型接触区24与N型缓冲层25之间形成一定压降(通常为大于0.7V时)，器件进入IGBT导通模式，电子从金属化阴极22，经阴极N型接触区7、10、13、16和MOSFET沟道进入N型漂移区5，同时为保证电中性条件，阳极P型接触区24将向漂移区内注入空穴。大量的电子空穴对在漂移区内积累，器件得以导通。
该实施例相对于实施例3的器件，具有反向导通能力。当金属化阳极23接地，沟槽型栅电极8、14接地或负电压，金属化阴极22接正电压，此时IGBT器件进入反向导通状态。由于沟槽型栅电极8、14接地，MOS沟道关闭。金属化阴极22接正电压意味着P型体区4、12、18与N型漂移区5之间的PN结处于正偏状态。阴极P型接触区3、11、17将通过P型体区4、12、18向漂移区中发射空穴，阳极N型接触区26将通过N型缓冲区25向漂移区中注入电子，从而使器件反向导通。
实施例5
本实施例与实施例4相比，引入了双阳极结构，有效消除了正向导通时的snapback现象。在N型缓冲层25之内设置P型接触区24、N型接触区26和P型接触区27。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型IGBT器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化阳极23接高电位，金属化阴极22接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化阴极22电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化阴极22的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当阳极电流较小时，器件进入MOSFET导通模式，导通电流从阳极的短路孔，经过阳极N型接触区26、N型缓冲层25、N型漂移区5，经过MOS沟道流入阴极N型接触区7、10、13、16，最后通过金属化阴极22流出；当阳极电流增大，电子电流在阳极P型接触区24、27与N型缓冲层25之间形成一定压降(通常为大于0.7V时)，器件进入IGBT导通模式，电子从金属化阴极22，经阴极N型接触区7、10、13、16和MOSFET沟道进入N型漂移区5，同时为保证电中性条件，阳极P型接触区24、27将向漂移区内注入空穴。大量的电子空穴对在漂移区内积累，器件得以导通。
实施例6
本实施例引入了二氧化硅填充层29和P型浮空层28(该二氧化硅填充层29可以通过与槽栅8、14相同的工艺制作)，阻挡了电子电流直接流向阳极N型接触区26，使得IGBT区和FWD短路区通过PN结隔离开，相较于实施例4能够有效消除器件的snapback现象。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型IGBT器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化阳极23接高电位，金属化阴极22接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14接相对于金属化阴极22电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化阴极22的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当阳极电流较小时，器件进入MOSFET导通模式，电子电流从阳极的短路孔，经过阳极N型接触区26、N型缓冲层25、N型漂移区5，经过MOS沟道流入阴极N型接触区7、10、13、16，最后通过金属化阴极22流出；当阳极电流增大，电子电流在阳极P型接触区24与N型缓冲层25之间形成一定压降(通常为大于0.7V时)，器件进入IGBT导通模式，电子从金属化阴极22，经阴极N型接触区7、10、13、16和MOSFET沟道进入N型漂移区5，同时为保证电中性条件，阳极P型接触区24将向漂移区内注入空穴。大量的电子空穴对在漂移区内积累，器件得以导通。
实施例7
本实施例与实施例1相比，在N型漂移区5之中设置P型漂移区21，第三P型体区18内自左至右设置N型接触区16、P型接触区17、N型接触区30，在第三P型体区18之上设置由金属化栅极31和栅氧化层32组成的平面栅NMOS结构，该平面栅NMOS结构能够进一步增加电流能力。
本实施例为一种具有高安全工作区的新型MOS器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化漏极19接高电位，金属化源极1接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14、31接相对于金属化源极1电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化源极1的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当金属化源极1接低电位时，电子将从金属化源极1流入源极N型接触区7、10、13、16、30经过MOS沟道，并经过N型漂移区5流入N型接触区20，形成正向导通电流。
实施例8
本实施例与实施例3相比，在N型漂移区5之中设置P型漂移区21，第三P型体区18内自左至右设置N型接触区16、P型接触区17、N型接触区30，在第三P型体区18之上设置由金属化栅极31和栅氧化层32组成的平面栅NMOS结构，该平面栅NMOS结构能够进一步增加电流能力。
本实施例作为一种具有高安全工作区的新型IGBT器件，其正向导通时的电极连接方式为金属化阳极23接高电位，金属化阴极22接低电位(参考地)，沟槽型栅电极8、14、31接相对于金属化阴极22电位的高电位。当沟槽型栅电极8、14施加相对于金属化阴极22的正向电位偏压超过阈值电压后，在第一P型体区4、第二P型体区12、第三P型体区18中靠近栅极绝缘氧化层的侧壁上将形成反型层沟道。当金属化阴极22接低电位时，电子将作为载流子从阴极N型接触区7、10、13、16、30经过反型层沟道流入N型漂移区5并流入N型缓冲层25；空穴作为载流子从阴极P型接触区24流入N型缓冲区25，形成正向导通电流。
实施例9
实施例9相对于实施例7，添加了SOI衬底结构。通过引入一层绝缘埋层33，将器件的衬底与有源区完全隔离，在基本保持原有的高安全工作区的同时减少了寄生电容，具有寄生效应小、功耗低和速度快等诸多优点。
此外，该发明中所列出的上述其余LDMOS实例也可以采取类似的方法添加SOI衬底结构来进一步优化器件的性能。
实施例10
实施例10相对于实施例8，添加了SOI衬底结构。通过引入一层绝缘埋层33，将器件的衬底与有源区完全隔离，在基本保持原有的高安全工作区的同时减少了寄生电容，具有寄生效应小、功耗低和速度快等诸多优点。
此外，该发明中所列出的上述其余LIGBT实例也可以采取类似的方法添加SOI衬底结构来进一步优化器件的性能。

Claims (3)

1.一种具有高安全工作区的横向功率器件，包括第一导电类型掺杂衬底，位于第一导电类型掺杂衬底之上的第二导电类型漂移区，设置于第二导电类型漂移区两侧的第一导电类型阱区和高电位电极接触区，位于第一导电类型阱区之上的低电位电极，位于高电极接触区之上的高电位电极，其特征在于，所述横向功率器件还包括由n个沟槽型栅电极隔离开的(n+1)个体区，n≥2，(n+1)个体区位于第二导电类型漂移区之内、且与第一导电类型阱区相邻，(n+1)个体区内设置不同掺杂类型的接触区：与第一导电类型阱区相邻的第一个体区内自左至右设置第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区，远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区，其余体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区。
2.根据权利要求1所述的具有高安全工作区的横向功率器件，其特征在于，所述远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区上表面设置由金属化栅极和栅氧化层组成的平面栅结构，此时，远离第一导电类型阱区的第(n+1)个体区内自左至右设置第二导电类型掺杂接触区、第一导电类型掺杂接触区、第二导电类型掺杂接触区。
3.根据权利要求1所述的具有高安全工作区的横向功率器件，其特征在于，所述具有高安全工作区的横向功率器件中，当第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型；当第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022227858A1 (zh) * 2021-04-30 2022-11-03 无锡华润上华科技有限公司 二极管及其制造方法及半导体器件

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828100A (en) * 1995-09-14 1998-10-27 Hitachi, Ltd. Insulated gate semiconductor device having trench gate and inverter provided with the same
US6724043B1 (en) * 1999-09-08 2004-04-20 De Montfort University Bipolar MOSFET device
WO2007098317A2 (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral power devices with self-biasing electrodes
US20090008674A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Florin Udrea Double gate insulated gate bipolar transistor
US20100032712A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Cambridge Semiconductor Limited Power semiconductor device and a method of forming a power semiconductor device
CN102097484A (zh) * 2011-01-12 2011-06-15 深圳市联德合微电子有限公司 一种多通道ldmos及其制备方法
CN102194864A (zh) * 2011-05-09 2011-09-21 电子科技大学 一种具有体电极的沟槽栅型绝缘栅双极型晶体管
CN103219370A (zh) * 2013-03-11 2013-07-24 电子科技大学 一种具有p浮空层电流栓的rc-igbt
US20150008481A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Cambridge Microelectronics Ltd. Lateral power semiconductor transistors
CN105990423A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 无锡华润上华半导体有限公司 横向双扩散场效应管
JP2018037621A (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法、電力変換装置
CN107799588A (zh) * 2017-10-20 2018-03-13 电子科技大学 一种逆阻型igbt及其制造方法
CN108231878A (zh) * 2018-02-05 2018-06-29 电子科技大学 一种双向沟槽栅电荷存储型igbt及其制作方法
WO2018135224A1 (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 株式会社日立パワーデバイス 半導体装置、及びそれを用いた電力変換装置
CN108682688A (zh) * 2018-02-13 2018-10-19 株洲中车时代电气股份有限公司 一种具有三维沟道的复合栅igbt芯片
CN109166924A (zh) * 2018-08-28 2019-01-08 电子科技大学 一种横向mos型功率半导体器件及其制备方法
CN110504308A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 电子科技大学 一种高速低损耗的多槽栅高压功率器件
CN110797403A (zh) * 2019-10-18 2020-02-14 上海睿驱微电子科技有限公司 一种rc-igbt半导体装置
GB202001950D0 (en) * 2020-02-13 2020-04-01 Mqsemi Ag Trench planar mos cell for transistors

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828100A (en) * 1995-09-14 1998-10-27 Hitachi, Ltd. Insulated gate semiconductor device having trench gate and inverter provided with the same
US6724043B1 (en) * 1999-09-08 2004-04-20 De Montfort University Bipolar MOSFET device
WO2007098317A2 (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral power devices with self-biasing electrodes
US20090008674A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Florin Udrea Double gate insulated gate bipolar transistor
US20100032712A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Cambridge Semiconductor Limited Power semiconductor device and a method of forming a power semiconductor device
CN102097484A (zh) * 2011-01-12 2011-06-15 深圳市联德合微电子有限公司 一种多通道ldmos及其制备方法
CN102194864A (zh) * 2011-05-09 2011-09-21 电子科技大学 一种具有体电极的沟槽栅型绝缘栅双极型晶体管
CN103219370A (zh) * 2013-03-11 2013-07-24 电子科技大学 一种具有p浮空层电流栓的rc-igbt
US20150008481A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Cambridge Microelectronics Ltd. Lateral power semiconductor transistors
CN105990423A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 无锡华润上华半导体有限公司 横向双扩散场效应管
JP2018037621A (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法、電力変換装置
WO2018135224A1 (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 株式会社日立パワーデバイス 半導体装置、及びそれを用いた電力変換装置
CN107799588A (zh) * 2017-10-20 2018-03-13 电子科技大学 一种逆阻型igbt及其制造方法
CN108231878A (zh) * 2018-02-05 2018-06-29 电子科技大学 一种双向沟槽栅电荷存储型igbt及其制作方法
CN108682688A (zh) * 2018-02-13 2018-10-19 株洲中车时代电气股份有限公司 一种具有三维沟道的复合栅igbt芯片
CN109166924A (zh) * 2018-08-28 2019-01-08 电子科技大学 一种横向mos型功率半导体器件及其制备方法
CN110504308A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 电子科技大学 一种高速低损耗的多槽栅高压功率器件
CN110797403A (zh) * 2019-10-18 2020-02-14 上海睿驱微电子科技有限公司 一种rc-igbt半导体装置
GB202001950D0 (en) * 2020-02-13 2020-04-01 Mqsemi Ag Trench planar mos cell for transistors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022227858A1 (zh) * 2021-04-30 2022-11-03 无锡华润上华科技有限公司 二极管及其制造方法及半导体器件

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