[實(shí)用新型]功率半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420302039.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204067367U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H-J·舒爾策;F·普菲爾施;H·許斯肯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/739
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L29/40
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及功率半導(dǎo)體器件，特別涉及一種改進(jìn)的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件被廣泛地用作消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)機(jī)器、汽車(chē)以及高速火車(chē)等中的電功率轉(zhuǎn)換的器件。通過(guò)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，性能提高也逐年得到實(shí)現(xiàn)。與平面型器件相比，采用溝槽技術(shù)的功率器件提供了每單位面積上具有顯著增長(zhǎng)的溝道寬度。并且，采用溝槽技術(shù)的半導(dǎo)體器件提供了優(yōu)異的開(kāi)關(guān)特性，并且被用在要求快速開(kāi)關(guān)的應(yīng)用中。

根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2012/0104555A1，描述了一種具有平面柵極的IGBT，其中所述IGBT展現(xiàn)了溝槽中的與柵極電極隔離且與源極端子連接的屏蔽電極。此外，這個(gè)IGBT在漂移區(qū)的上部中具有比漂移區(qū)的摻雜濃度高的摻雜濃度的n層。

另外，根據(jù)德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE10007415C2，描述了一種具有平面柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）控制的功率器件，所述功率器件同樣展現(xiàn)了溝槽中的與柵極電極隔離且與源極端子連接的屏蔽電極。

然而，現(xiàn)有技術(shù)的IGBT器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的電壓降比較高并且阻斷能力較差。因此，存在對(duì)具有良好阻斷能力和在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下的低電壓降的器件的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)具有良好阻斷能力和在器件的導(dǎo)通狀態(tài)下的低電壓降的器件。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提出了實(shí)現(xiàn)一種帶有屏蔽電極的、附加n摻雜層位于p本體區(qū)之下的器件，其中該附加n摻雜層的摻雜高于漂移區(qū)的摻雜水平并且該附加n摻雜層的垂直延伸相對(duì)較小。

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種功率半導(dǎo)體器件，所述功率半導(dǎo)體器件包括：第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體基底層，具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的下部半導(dǎo)體層；以及有源區(qū)，包括：第二導(dǎo)電類(lèi)型的本體區(qū)；第一導(dǎo)電類(lèi)型的源極區(qū)，位于本體區(qū)中；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，至少部分位于本體區(qū)之下，其中所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度是不均勻的并且所述第一摻雜區(qū)的最高摻雜濃度區(qū)位于本體區(qū)之下，并且所述第一摻雜區(qū)的最高摻雜濃度至少高于半導(dǎo)體基底層的摻雜濃度；發(fā)射極電極，電連接到所述源極區(qū)；向下延伸到基底層中的溝槽，包括電連接到所述發(fā)射極電極的屏蔽電極，其中所述溝槽延伸到基底層中的比所述第一摻雜區(qū)更深的深度；以及柵極，至少部分形成在至少一部分源極區(qū)和本體區(qū)上方并且與所述屏蔽電極電絕緣。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度至少在垂直方向上從本體區(qū)與所述第一摻雜區(qū)之間的表面朝向所述第一摻雜區(qū)與基底層之間的表面增加。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度在本體區(qū)之下的第一深度處具有最大值。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)僅僅位于本體區(qū)之下。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)的垂直延伸處于500nm和5μm之間的范圍內(nèi)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)的垂直延伸處于1μm和3μm之間的范圍內(nèi)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度在半導(dǎo)體器件中的第二深度處具有至少一個(gè)最低點(diǎn)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜濃度的所述至少一個(gè)最低點(diǎn)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的有效摻雜。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜濃度的所述至少一個(gè)最低點(diǎn)具有島嶼的形式。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)在橫向方向上是中斷的以形成多個(gè)具有間隙的條帶，所述間隙的寬度和距離在橫向方向上是恒定的或者變化的。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在由本體區(qū)與所述第一摻雜區(qū)之間形成的pn結(jié)的具有高曲率的位置處所述第一摻雜區(qū)被省略或者所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度相對(duì)較低。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述功率半導(dǎo)體器件還包括具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的附加摻雜區(qū)，所述附加摻雜區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)中或者靠近所述第一摻雜區(qū)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述功率半導(dǎo)體器件還包括：具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二摻雜區(qū)，位于本體區(qū)中并且電連接到發(fā)射極電極。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述功率半導(dǎo)體器件還包括：具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二摻雜區(qū)，位于本體區(qū)中在所述源極區(qū)之下，所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度比本體區(qū)的摻雜濃度高。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件為垂直型功率器件并且包括位于半導(dǎo)體襯底底部的集電極，并且所述柵極包括以下中的至少一個(gè)：平面柵極、垂直柵極及其組合。

附圖說(shuō)明