[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410508511.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104518016B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·G·拉文;H-J·舒爾策;R·巴布斯克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 王茂華,張臻賢

1.一種半導(dǎo)體器件，包括絕緣柵雙極型晶體管裝置，所述絕緣柵雙極型晶體管裝置至少包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段被布置在所述半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處，

其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層，所述集電極層和所述漂移層是所述半導(dǎo)體襯底的部分，其中所述集電極層被布置在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的背面表面處，并且所述漂移層被布置在所述集電極層與所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間，

其中所述集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度，

其中所述第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且所述第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，

其中所述第一構(gòu)造區(qū)段、所述第一摻雜區(qū)段、所述第二構(gòu)造區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與所述漂移層的面對(duì)所述第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于自由電荷載流子的所述第二平均密度的20％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段、所述第一摻雜區(qū)段、所述第二構(gòu)造區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段各自包括大于所述漂移層內(nèi)的自由電荷載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度的一半或者大于所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的厚度的一半的橫向尺寸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得所述第一摻雜區(qū)段能夠在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下和所述第二摻雜區(qū)段相比向所述漂移層提供更高平均密度的電荷載流子，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為使得所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)能夠在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下和所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比向所述漂移層提供更高平均密度的電荷載流子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第二構(gòu)造區(qū)段橫向鄰近。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述漂移層至少包括第一導(dǎo)電性類型并且所述集電極層至少包括第二導(dǎo)電性類型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段被定位在所述半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)段內(nèi)，其中所述單元區(qū)段由在所述半導(dǎo)體襯底的邊緣圍繞所述半導(dǎo)體襯底的邊緣區(qū)段所橫向包圍，其中所述邊緣區(qū)段包括小于所述半導(dǎo)體襯底的橫向尺寸的四分之一的寬度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面處、布置在所述半導(dǎo)體器件的單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段，其中所述集電極層包括在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的所述背面表面處、布置在所述單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段，其中所述多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的所述構(gòu)造區(qū)段和所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于所述單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)各自包括多個(gè)本體區(qū)域、多個(gè)源極區(qū)域和多個(gè)柵極，其中所述多個(gè)源極區(qū)域和所述漂移層至少包括第一導(dǎo)電性類型，其中所述多個(gè)本體區(qū)域和所述集電極層至少包括第二導(dǎo)電性類型，其中所述多個(gè)柵極被布置為使得所述柵極能夠產(chǎn)生遍及所述本體區(qū)域的在所述源極區(qū)域和所述漂移層之間的導(dǎo)電溝道。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括源極電流供應(yīng)電路，所述源極電流供應(yīng)電路被配置為在所述絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下向定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域提供第一平均源極電流并且向定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域提供第二平均源極電流，其中所述第一平均源極電流不同于所述第二平均源極電流。