[發明專利]具有晶體管單元和增強單元的半導體器件

有效

• 申請號: 201510975028.1
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105720054B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: R.巴布爾斯克;M.戴內澤;C.耶格;J.G.拉文
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/423;H01L29/739
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;王傳道

提供了具有晶體管單元和增強單元的半導體器件。一種半導體器件包括晶體管單元（TC）和增強單元（EC）。每個晶體管單元（TC）包括與漂移結構（120）形成第一pn結（pn1）的本體區（115）。晶體管單元（TC）可以在第一控制信號（C1）超過第一閾值（Vthx）時在本體區（115）中形成反型溝道（115x）。反型溝道（115x）形成漂移結構（120）與第一負載電極（310）之間的連接的一部分。延遲單元（400）生成第二控制信號（C2），第二控制信號（C2）的后沿相對于第一控制信號（C1）的后沿延遲。增強單元（EC）在第二控制信號（C2）下降到低于比第一閾值（Vthx）低的第二閾值（Vthy）時在漂移結構（120）中形成反型層（120y）。反型層（120y）作為少數電荷載流子發射極起效。

技術領域

本申請涉及具有晶體管單元和增強單元的半導體器件。

背景技術

在包括晶體管單元以及諸如RC-IGBT（逆導型絕緣柵雙極晶體管）的二極管功能性的半導體器件中，遷移的電荷載流子沿著正向偏置pn結涌入輕摻雜半導體區域中并且形成密集的電荷載流子等離子體，這導致二極管的低正向電阻。當在pn結處的正向偏置改變到反向偏置時，反向恢復電流緩解電荷載流子等離子體，從而對于該半導體器件的動態切換損耗做出貢獻。在從正向偏置改變到反向偏置之前的去飽和周期期間，柵極化的MOS（金屬氧化物半導體）溝道可以衰減電荷載流子等離子體，以便減小反向恢復電流以及動態切換損耗。去飽和周期的結束與到反向偏置的改變之間的安全周期確保半導體器件在變換開始之前利用閉合的MOS溝道及時恢復阻擋能力。在安全周期期間，電荷載流子等離子體可以部分恢復，使得安全周期在一定程度上阻止去飽和周期的效果。

期望的是改善包括MOS柵極化溝道以及二極管功能性的半導體器件的切換特性。

發明內容

獨立權利要求的主題實現了目的。從屬權利要求與進一步的實施例有關。

根據實施例，一種半導體器件包括晶體管單元，其包括與漂移結構形成第一pn結的本體區。在第一控制信號超過第一閾值時，晶體管單元在本體區中形成反型溝道，其中反型溝道形成漂移結構與第一負載電極之間的連接的一部分。延遲單元生成第二控制信號，第二控制信號的后沿相對于第一控制信號的后沿延遲。在第二控制信號下降到低于比第一閾值低的第二閾值時，增強單元在漂移結構中形成反型層。反型層作為少數電荷載流子發射極起效。

根據另一實施例，一種功率模塊包括具有兩個切換元件的半橋電路。切換元件中的至少一個包括具有晶體管單元的半導體器件，該晶體管單元包括與漂移結構形成第一pn結的本體區。在第一控制信號超過第一閾值時，晶體管單元在本體區中形成反型溝道，其中反型溝道形成漂移結構與第一負載電極之間的連接的一部分。延遲單元生成第二控制信號，第二控制信號的后沿相對于第一控制信號的后沿延遲。在第二控制信號下降到低于比第一閾值低的第二閾值時，增強單元在漂移結構中形成反型層。反型層作為少數電荷載流子發射極起效。

根據又一實施例，一種半導體器件包括在第二控制信號下降到低于第二閾值時在漂移結構中形成反型層的增強單元。反型層作為少數電荷載流子導體起效。延遲單元生成第一控制信號，第一控制信號的后沿相對于第二控制信號的后沿延遲。晶體管單元包括與漂移結構形成第一pn結的本體區。在第一控制信號超過高于第二閾值的第一閾值時，晶體管單元在本體區中形成反型溝道。反型溝道是漂移結構與第一負載電極之間的連接的一部分。

在閱讀以下詳細描述以及參閱附圖之后，本領域技術人員將認識到附加的特征和優點。

附圖說明

所包括的附圖用于提供對于本發明的進一步理解并且結合和構成本說明書的一部分。附圖示出本發明的實施例并且與描述一起用于解釋發明原理。本發明的其他實施例以及預期的優點將容易理解，因為參照以下詳細描述，它們變得更好理解。

圖1A示出根據實施例的具有晶體管單元和增強單元的半導體器件的部分在第一狀態下的示意截面圖。