[發明專利]功率半導體裝置

有效

• 申請號: 201280010448.0
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103477437A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: M·拉希莫;M·貝里尼;M·安登納;F·鮑爾;I·尼斯托爾
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

1.一種具有柵電極的絕緣柵雙極裝置(1)，所述裝置包括有源單元，其在發射極側(22)上的發射極電極(2)和與所述發射極側(22)相對的集電極側(27)上的集電極電極(25)之間具有按如下順序的不同導電型的層：

第一導電型的源極區(3)，

與接觸區域(24)中的所述發射極電極(2)接觸的第二導電型的基極層(4)，

具有高摻雜濃度的所述第一導電型的增強層(8)，

具有比所述增強層(8)低的摻雜濃度的所述第一導電型的漂移層(5)，

所述第二導電型的集電極層(6)，

其中所述柵電極設置在所述發射極側(22)上，并且其中所述增強層(8)將所述基極層(4)與所述漂移層(5)分離，

其特征在于

所述第二導電型的補償層(9)設置于所述增強層(8)和所述漂移層(5)之間，其具有補償層厚度t_p(92)，所述補償層厚度t_p(92)是在垂直于所述發射極側(22)的平面內所述補償層(9)的最大厚度，

所述補償層(9)設置在所述增強層(8)和所述漂移層(5)之間的所述接觸區域(24)的投影中，使得在所述增強層(8)和所述漂移層(5)之間保持溝道，

所述補償層(9)沒有連接到所述基極層(4)，所述補償層(9)沒有延伸到所述接觸區域(24)的投影以外的區域中，

所述增強層(8)具有增強層厚度t_n(82)，其在與所述補償層厚度(92)相同的平面內測量，

N_pt_p＝kN_nt_n，

其中N_n是所述增強層的摻雜濃度；

其中N_p是所述補償層的所述摻雜濃度；以及

k是在0.67和1.5之間的因子。

2.如權利要求1所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述雙極裝置(1)包括具有比所述漂移層(5)高的摻雜濃度的所述第一導電型的緩沖層(55)，所述緩沖層(55)設置在所述漂移層(5)和所述集電極層(6)之間。

3.如權利要求1和2中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述增強層(8)的最大摻雜濃度為至少1×10¹⁶cm^-3。

4.如權利要求1和2中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述增強層(8)的最大摻雜濃度為至少2×10¹⁶cm^-3。

5.如權利要求1到4中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述增強層的最大摻雜濃度最大達到1×10¹⁷cm^-3。

6.如權利要求1到5中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述補償層厚度(92)在0.1和10μm之間，尤其在0.5和5μm之間。

7.如權利要求1到6中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，k在0.8和1.2之間。

8.如權利要求1到6中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，k在0.9和1.1之間。

9.如權利要求1到6中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，k在0.95和1.05之間。

10.如權利要求1到9中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述柵電極是槽柵電極(75)和平面柵電極(7)中的一個。

11.如權利要求1到10中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述補償層(9)沒有延伸到所述接觸區域(24)投影以外的區域中。

12.如權利要求1到11中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述雙極裝置(1)至少包括兩個有源單元。

13.如權利要求1到12中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述補償層厚度t_p(92)設置于所述接觸區域(24)的中心。

14.如權利要求1到13中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述雙極裝置(1)是在由硅或GaN或SiC制成的晶片的基礎上制作的。

15.如權利要求1到14中任意一項所述的雙極裝置(1)，其特征在于，所述增強層(8)包括在第一深度中的連續部分和在第二深度中的另一部分，所述第二深度大于所述第一深度，所述第二深度中所述增強層(8)與所述補償層(9)交替，并且所述第一和所述第二深度從所述發射極側(22)測量。