[發明專利]半導體器件和用于形成半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201410508511.4
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104518016B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: J·G·拉文;H-J·舒爾策;R·巴布斯克
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,張臻賢

技術領域

實施例涉及用于增加半導體器件的耐用性或生命周期的措施，并且具體而言涉及半導體器件和用于制造半導體器件的方法。

背景技術

電子器件的故障往往是由因大電流而引起的半導體器件的退化或破壞所引起的。例如，在絕緣柵雙極型晶體管器件(IGBT)的關機或斷開期間，可能出現增加的空穴電流，其可能會導致動態雪崩并且因此導致器件的毀壞。此外，在器件的導電狀態中，因器件內的大電流而引起的溫度可能在器件之上改變。期望降低因大電流而引起的毀壞的風險。

發明內容

一種實施例涉及一種半導體器件，其包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該絕緣柵雙極型晶體管裝置至少包括發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構的第一構造區段和發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構的第二構造區段。第一構造區段和第二構造區段被布置在半導體器件的半導體襯底的主表面處。此外，絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層。集電極層被布置在半導體器件的半導體襯底的背面表面處并且漂移層被布置在集電極層和第一構造區段和第二構造區段的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區段橫向地鄰近的第一摻雜區段。第一摻雜區段和第二摻雜區段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導電性類型或不同的摻雜濃度。此外，第一構造區段被定位為與第一摻雜區段至少部分橫向重疊，并且第二構造區段被定位為與第二摻雜區段至少部分橫向重疊。第一構造區段、第一摻雜區段、第二構造區段和第二摻雜區段被構造為使得在半導體器件的接通狀態下漂移層的面對第一摻雜區段的部分內的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對第二摻雜區段的部分內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第二平均密度的20％。

一些實施例涉及一種半導體器件，包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在半導體器件的半導體襯底的主表面處、布置在半導體器件的單元區段內的多個構造區段。多個構造區段中的每個構造區段包括發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構。此外，該絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層。集電極層被布置在半導體器件的半導體襯底的背面表面處，并且漂移層被布置在集電極層與多個構造區段的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構之間。另外，集電極層包括在半導體器件的半導體襯底的背面表面處的、單元區段內的多個摻雜區段。多個摻雜區段中的摻雜區段至少部分地包括不同的電荷載流子壽命、不同的導電性類型或不同的摻雜濃度。此外，多個構造區段中的構造區段和多個摻雜區段中的摻雜區段被構造為使得在所述半導體器件的接通狀態下漂移層的面對多個摻雜區段中的相應摻雜區段的部分內的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于該單元區段內的自由電荷載流子的平均密度的20％。

一些實施例涉及一種用于形成半導體器件的方法，該半導體器件包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該方法包括至少形成被布置在半導體器件的半導體襯底的主表面處的、絕緣柵雙極型晶體管裝置的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構的第一構造區段和絕緣柵雙極型晶體管裝置的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構的第二構造區段。此外，該方法包括形成被布置在半導體器件的半導體襯底的背面表面處的、絕緣柵雙極型晶體管裝置的集電極層。漂移層被布置在集電極層與第一構造區段的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構和第二構造區段的發射極側絕緣柵雙極型晶體管結構之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區段橫向地鄰近的第一摻雜區段，其中所述第一摻雜區段和所述第二摻雜區段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導電性類型或不同的摻雜濃度。第一構造區段被定位為與第一摻雜區段至少部分橫向重疊，并且第二構造區段被定位為與第二摻雜區段至少部分橫向重疊。此外，第一構造區段、第一摻雜區段、第二構造區段和第二摻雜區段被構造為使得在半導體器件的接通狀態下漂移層的面對第一摻雜區段的部分內的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對第二摻雜區段的部分內的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于第二平均密度的20％。

通過閱讀以下詳細描述并且通過查看附圖，本領域技術人員將會認識到另外的特征和優勢。

附圖說明

僅通過示例并且參考附圖，將在下文中描述裝置和/或方法的一些實施例，附圖中：

圖1A示出半導體器件的示意橫截面；

圖1B示出半導體器件的示意橫截面；

圖2A示出半導體器件的示意橫截面；

圖2B示出半導體器件的示意橫截面；

圖3示出絕緣柵雙極型晶體管結構的示意圖示；

圖4示出臺面型絕緣柵雙極型晶體管結構的示意圖示；