【专利解密】英飞凌加速汽车IGBT市场的部署

【嘉德点评】英飞凌的该项专利可以有效的降低反馈电容,从而避免栅电极与第二发射区之间的电容造成栅电极被充电,使得IGBT被迫导通的情况

集微网消息,近日,英飞凌收购美国赛普拉斯半导体公司,一跃成为全球最大汽车半导体供应商,其中汽车中最重要的零部件之一就是IGBT芯片,而英飞凌独占全球28.6%的市场份额。

IGBT是双极型晶体管器件,可被用于开关电负载的电子开关,能够实现具有高达几千伏(kV)的电压阻断能力。在IGBT从导通状态切换到关断状态时,栅电极中断体区中的导电沟道,这允许第二发射区(漏区)的电势相对于第一发射区(源区)的电势增加。然而,这也会导致栅电极与第二发射区之间的电容(通常被称为反馈电容)造成栅电极被充电,使得IGBT被迫导通。

为此,英飞凌于2014年9月申请了一项名为“具有降低的反馈电容的IGBT”的发明专利(申请号:201810491009.5),申请人为英飞凌科技股份有限公司。

图1 IGBT的竖直横截面图

图1是本专利提出的一种IGBT的竖直横截面图。IGBT主要指具有第一表面101和第二表面102的半导体本体100。IGBT包括基区11(漂移区)、第一发射区12(源区)、体区13和第二发射区15(漏区)。在半导体本体100中,体区13被布置在第一发射区12与基区11之间,并且基区11被布置在体区13与第二发射区14之间。

第二发射区15电连接到电极42,该电极形成集电极端子或耦合到IGBT的集电极端子C。栅电极21毗邻体区13且通过栅极电介质22与体区13介电绝缘。除此之外,IGBT还包括基电极31,其靠近基区11且通过基电极电介质32与基区11介电绝缘。

在IGBT关断,并且集电极端子C与发射极端子E之间仍然有正电压时,空间电荷区(耗尽区)在基区11中从体区13与基区11之间的pn结开始扩展。在该模式下,集电极端子C处的电势相对于栅极端子G和发射极端子E处的电势可能会增加。参照图1,栅电极21通过基电极电介质32和基电极31分别电容性耦合到基区11和第二发射区15。然而,这种电容性耦合比栅电极21延伸到基区中并且通过栅极电介质与基区介电绝缘的传统IGBT中的差。第二发射区15到栅电极的这种较差的电容性耦合,相当于相对低的基极发射极(栅极漏极)电容,并且有助于降低体区13中的反转沟道被导通的风险。

在IGBT的导通状态中,在基区11中沿基电极电介质32存在积累沟道。该积累沟道为基区11中沿基电极电介质32的电荷载流子提供了低欧姆电流路径,并且可以减少IGBT在导通状态中的电阻(发射极端子E与集电极端子C之间的电压)。而且在该设计中,基电极31与漂移区11之间的基电极电介质32还额能降低,在IGBT从导通状态切换到关断状态时基电极电介质32的介电击穿的风险。

以上就是英飞凌此项专利的介绍,与普通芯片相比,汽车芯片在设计方面要求很高,虽然疫情导致车市下滑,但是汽车半导体却逆流而上。随着特斯拉等造车新势力的出现,英飞凌等国际巨头也开始加快相关芯片的研发,以在未来汽车行业分得一杯羹。

关于嘉德

深圳市嘉德知识产权服务有限公司由曾在华为等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人组成,熟悉中欧美知识产权法律理论和实务,在全球知识产权申请、布局、诉讼、许可谈判、交易、运营、标准专利协同创造、专利池建设、展会知识产权、跨境电商知识产权、知识产权海关保护等方面拥有丰富的经验。

(校对/holly)

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注