[發明專利]半導體裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201310313534.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104347691B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 蔡英杰;陳永初;龔正
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明是有關于一種半導體裝置及其操作方法，且特別是有關于一種絕緣柵雙極晶體管(IGBT)裝置及其操作方法。

背景技術

在近幾十年間，半導體業界持續縮小半導體裝置的尺寸，并同時改善速率、效能、密度及集成電路的單位成本。

縮小裝置面積通常會嚴重犧牲半導體裝置的電性效能。為了維持半導體裝置的電性效能，在操作上，必須避免高壓裝置區的高電壓、漏電流影響到低壓裝置，而降低裝置的操作效能。

發明內容

根據本發明的一個實施例，提供了一種半導體裝置，其包括一第一摻雜區、一第二摻雜區、一第一摻雜接觸、一第二摻雜接觸、一第一摻雜層、一第三摻雜接觸與一第一柵結構。第一摻雜區具有一第一導電型。第二摻雜區鄰接于第一摻雜區，并具有相反于第一導電型的一第二導電型。第一摻雜接觸與第二摻雜接觸位于第一摻雜區上。第一摻雜接觸與第二摻雜接觸之間具有一第一PN結。第一摻雜層位于第一摻雜接觸或第二摻雜接觸的下方。第一摻雜層與第一摻雜接觸或第二摻雜接觸之間具有一第二PN結，鄰接于第一PN結。第三摻雜接觸具有第一導電型，并配置于第二摻雜區中。第一柵結構配置于第一摻雜區與第三摻雜接觸之間的第二摻雜區上。

根據本發明的再一個實施例，提供了一種半導體裝置的操作方法。半導體裝置包括一第一摻雜區、一第二摻雜區、一第一摻雜接觸、一第二摻雜接觸、一第一摻雜層、一第三摻雜接觸與一第一柵結構。第一摻雜區具有一第一導電型。第二摻雜區鄰接于第一摻雜區，并具有相反于第一導電型的一第二導電型。第一摻雜接觸與第二摻雜接觸位于第一摻雜區上。第一摻雜接觸與第二摻雜接觸之間具有一第一PN結。第一摻雜層位于第一摻雜接觸或第二摻雜接觸的下方。第一摻雜層與第一摻雜接觸或第二摻雜接觸之間具有一第二PN結，鄰接于第一PN結。第三摻雜接觸具有第一導電型，并配置于第二摻雜區中。第一柵結構配置于第一摻雜區與第三摻雜接觸之間的第二摻雜區上。該操作方法包括以下步驟：施加一第一偏壓至第一柵結構；將第一摻雜接觸、第二摻雜接觸耦接至一第一電極；第一電極是一陽極與一陰極其中之一；將第三摻雜接觸耦接至一第二電極；第二電極是陽極與陰極其中之另一。

為了對本發明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖。

圖2繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖

圖3繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖

圖4繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖

圖5繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖

圖6繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖

圖7與圖8顯示IBGT半導體裝置的電性。

圖9繪示應用實施例的半導體裝置的電路圖。

【符號說明】

102：第一摻雜區

104：第二摻雜區

106、106A、106B：第一摻雜層

108：第一摻雜層

110：第二摻雜接觸

112：第三摻雜接觸

114：第一柵結構

116、118、120、124、140、142、146、154、580：摻雜阱

122、144、152：埋摻雜層

126：第二摻雜層

128、138、158、160、162：接觸區域

130：第一PN結

132：第二PN結

134：隔離層

136：第三摻雜區

148：第四摻雜區

150：襯底

156：第三摻雜層

164：第二柵結構

166：導電層

168、170、172、174、176、378：電極

682：降低表面電場層

具體實施方式

請參照圖1，其繪示根據一實施例的半導體裝置的剖面圖。半導體裝置包括第一摻雜區102、第二摻雜區104、第一摻雜層106、第一摻雜接觸108、第二摻雜接觸110、第三摻雜接觸112與第一柵結構114。

第一摻雜區102可包括鄰接的摻雜阱116與摻雜阱118。于一實施例中，摻雜阱116與摻雜阱118具有第一導電型例如N導電型。舉例來說，摻雜阱116是高壓N型阱(HVNW)。