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1. WO2004032243 - DISPOSITIFS A SEMI-CONDUCTEURS DE PUISSANCE

Numéro de publication WO/2004/032243
Date de publication 15.04.2004
N° de la demande internationale PCT/IB2003/004138
Date du dépôt international 15.09.2003
CIB
H01L 29/06 2006.01
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
LDISPOSITIFS À SEMI-CONDUCTEURS; DISPOSITIFS ÉLECTRIQUES À L'ÉTAT SOLIDE NON PRÉVUS AILLEURS
29Dispositifs à semi-conducteurs spécialement adaptés au redressement, à l'amplification, à la génération d'oscillations ou à la commutation et ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface; Condensateurs ou résistances ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface, p.ex. jonction PN, région d'appauvrissement, ou région de concentration de porteurs de charges; Détails des corps semi-conducteurs ou de leurs électrodes
02Corps semi-conducteurs
06caractérisés par leur forme; caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 29/739 2006.01
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
LDISPOSITIFS À SEMI-CONDUCTEURS; DISPOSITIFS ÉLECTRIQUES À L'ÉTAT SOLIDE NON PRÉVUS AILLEURS
29Dispositifs à semi-conducteurs spécialement adaptés au redressement, à l'amplification, à la génération d'oscillations ou à la commutation et ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface; Condensateurs ou résistances ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface, p.ex. jonction PN, région d'appauvrissement, ou région de concentration de porteurs de charges; Détails des corps semi-conducteurs ou de leurs électrodes
66Types de dispositifs semi-conducteurs
68commandables par le seul courant électrique fourni ou par la seule tension appliquée, à une électrode qui ne transporte pas le courant à redresser, amplifier ou commuter
70Dispositifs bipolaires
72Dispositifs du type transistor, c.à d. susceptibles de répondre en continu aux signaux de commande appliqués
739commandés par effet de champ
H01L 29/78 2006.01
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
LDISPOSITIFS À SEMI-CONDUCTEURS; DISPOSITIFS ÉLECTRIQUES À L'ÉTAT SOLIDE NON PRÉVUS AILLEURS
29Dispositifs à semi-conducteurs spécialement adaptés au redressement, à l'amplification, à la génération d'oscillations ou à la commutation et ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface; Condensateurs ou résistances ayant au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface, p.ex. jonction PN, région d'appauvrissement, ou région de concentration de porteurs de charges; Détails des corps semi-conducteurs ou de leurs électrodes
66Types de dispositifs semi-conducteurs
68commandables par le seul courant électrique fourni ou par la seule tension appliquée, à une électrode qui ne transporte pas le courant à redresser, amplifier ou commuter
76Dispositifs unipolaires
772Transistors à effet de champ
78l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H02M 3/158 2006.01
HÉLECTRICITÉ
02PRODUCTION, CONVERSION OU DISTRIBUTION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
MAPPAREILS POUR LA TRANSFORMATION DE COURANT ALTERNATIF EN COURANT ALTERNATIF, DE COURANT ALTERNATIF EN COURANT CONTINU OU VICE VERSA OU DE COURANT CONTINU EN COURANT CONTINU ET EMPLOYÉS AVEC LES RÉSEAUX DE DISTRIBUTION D'ÉNERGIE OU DES SYSTÈMES D'ALIMENTATION SIMILAIRES; TRANSFORMATION D'UNE PUISSANCE D'ENTRÉE EN COURANT CONTINU OU COURANT ALTERNATIF EN UNE PUISSANCE DE SORTIE DE CHOC; LEUR COMMANDE OU RÉGULATION
3Transformation d'une puissance d'entrée en courant continu en une puissance de sortie en courant continu
02sans transformation intermédiaire en courant alternatif
04par convertisseurs statiques
10utilisant des tubes à décharge avec électrode de commande ou des dispositifs à semi-conducteurs avec électrode de commande
145utilisant des dispositifs du type triode ou transistor exigeant l'application continue d'un signal de commande
155utilisant uniquement des dispositifs à semi-conducteurs
156avec commande automatique de la tension ou du courant de sortie, p.ex. régulateurs à commutation
158comprenant plusieurs dispositifs à semi-conducteurs comme dispositifs de commande finale pour une charge unique
H03K 17/06 2006.01
HÉLECTRICITÉ
03CIRCUITS ÉLECTRONIQUES FONDAMENTAUX
KTECHNIQUE DE L'IMPULSION
17Commutation ou ouverture de porte électronique, c. à d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts
06Modifications pour assurer un état complètement conducteur
CPC
H01L 29/402
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
40Electrodes ; ; Multistep manufacturing processes therefor
402Field plates
H01L 29/407
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
40Electrodes ; ; Multistep manufacturing processes therefor
402Field plates
407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
H01L 29/42356
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
40Electrodes ; ; Multistep manufacturing processes therefor
41characterised by their shape, relative sizes or dispositions
423not carrying the current to be rectified, amplified or switched
42312Gate electrodes for field effect devices
42316for field-effect transistors
4232with insulated gate
42356Disposition, e.g. buried gate electrode
H01L 29/7397
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
66Types of semiconductor device ; ; Multistep manufacturing processes therefor
68controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
70Bipolar devices
72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
739controlled by field-effect, ; e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
7396with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
7397and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
H01L 29/7813
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
66Types of semiconductor device ; ; Multistep manufacturing processes therefor
68controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
76Unipolar devices ; , e.g. field effect transistors
772Field effect transistors
78with field effect produced by an insulated gate
7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
7813with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
H01L 29/7831
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
29Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; ; Multistep manufacturing processes therefor
66Types of semiconductor device ; ; Multistep manufacturing processes therefor
68controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
76Unipolar devices ; , e.g. field effect transistors
772Field effect transistors
78with field effect produced by an insulated gate
7831with multiple gate structure
Déposants
  • KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V. [NL]/[NL] (AllExceptUS)
  • KELLY, Brendan, P. [GB]/[GB] (UsOnly)
  • PEAKE, Steven, T. [GB]/[GB] (UsOnly)
  • GROVER, Raymond, J. [GB]/[GB] (UsOnly)
Inventeurs
  • KELLY, Brendan, P.
  • PEAKE, Steven, T.
  • GROVER, Raymond, J.
Mandataires
  • TURNER, Richard, C.
Données relatives à la priorité
0223034.004.10.2002GB
0229528.518.12.2002GB
Langue de publication anglais (EN)
Langue de dépôt anglais (EN)
États désignés
Titre
(EN) POWER SEMICONDUCTOR DEVICES
(FR) DISPOSITIFS A SEMI-CONDUCTEURS DE PUISSANCE
Abrégé
(EN)
A vertical insulated gate field effect power transistor (3) has a plurality of parallel transistor cells (TC3) with a peripheral gate structure (G31, G2) at the boundary between each two transistor cells (TC3). The gate structure (G31, G32) comprises first (G31) and second (G32) gates isolated from each other so as to be independently operable. The first gate (G31) is a trench-gate (21, 22), and the second gate (G32) has at least an insulated planar gate portion (13, 14). Simultaneous operation of the first (G31) and second (G32) gates forms a conduction channel (23c, 23b) between source (16) and drain (12) regions of the device (3). The device (3) has on-state resistance approaching that of a trench-gate device, better switching performance than a DMOS device, and a better safe operating area than a trench-gate device. The device (3) may be a high side power transistor is series with a low side power transistor (6) in a circuit arrangement (50) (Figure 14) for supplying a regulated output voltage. The device (3) may also be a switch in a circuit arrangement (60) (Figure 15) for supplying current to a load (L). These circuit arrangements (50, 60) include a terminal (Vcc, VF) for applying a supplied fixed potential to an electrode (G311) for the first gates (G31) and a gate driver circuit (573, 673) for applying modulating potential to an electrode (G321) for the second gates (G32).
(FR)
Cette invention concerne un transistor (3) de puissance à effet de champ à grille isolée vertical comportant une pluralité de cellules de transistor (TC3) parallèles et une structure de grilles (G31, G32) périphérique au niveau de la limite séparant chaque paire de cellules de transistor (TC3). Cette structure de grilles (G31, G32) comprend une première (G31) et une seconde (G32) grille isolées l'une de l'autre de manière qu'elles puissent fonctionner indépendamment l'une de l'autre. La première grille (G31) est une grille de tranchée (21, 22) et la seconde grille (G32) comprend au moins une partie (13, 14) de grille plate isolée. Le fonctionnement simultané de la première (G31) et de la seconde (G32) grille entraîne la formation d'un canal de conduction (23c, 23b) dans la région du corps (23) présentant un seul type de conductivité entre la région source (16) et la région drain (12) du dispositif (3). Le dispositif (3) présente une résistance à l'état passant proche de celle d'un dispositif à grille de tranchée, des performances de commutation meilleures que celles d'un dispositif MOS à double diffusion ainsi qu'une zone de fonctionnement protégée meilleure que celle d'un dispositif à grille de tranchée. Ce dispositif (3) peut être un transistor de puissance haute pression relié en série à un transistor de puissance basse pression (6) dans un circuit (50) servant à produire une tension de sortie régulée. Le dispositif (3) peut également être un commutateur placé dans un circuit (60) servant à alimenter une charge (L) en courant. Ces circuits (50, 60) comprennent un terminal (Vcc, VF) servant à appliquer un potentiel fixe produit à une électrode (G311) pour les premières grilles (G31) et un circuit de commande de grille (573, 673) servant à appliquer un potentiel variable à une électrode (G321) pour les deuxièmes grilles (G32).
Dernières données bibliographiques dont dispose le Bureau international