[發明專利]多區域的功率半導體器件

有效

• 申請號: 201610893921.4
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN106920841B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 蘇明
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/10
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

本發明公開一種多區域的功率半導體器件。一種功率半導體器件由具有相似結構的多個區域構成。所述區域中的每個可通過在切換到非導通狀態期間的開關損耗來表征。所述器件被構造為使得開關損耗在所述區域中的至少兩個區域之間不同。此外，所述器件被構造為使得具有較大的開關損耗的區域在具有較小的開關損耗的區域之前切換到非導通狀態。

技術領域

本申請總體上涉及功率半導體器件。

背景技術

功率半導體器件(尤其是利用少數載流子導電的雙極型功率半導體器件)是根據導通損耗與開關損耗之間的權衡曲線設計的。旨在實現高頻開關的產品通常利用相對高的通路狀態導通電壓來優化開關損耗性能。旨在實現低頻開關的產品通常利用相對高的開關損耗來優化導通損耗性能。對于給定的技術性能，現有的設計不能使開關晶體管在同一芯片內實現低損耗導通狀態和低損耗開關表現。

發明內容

在一些構造中，一種絕緣柵雙極型晶體管包括第一區域和第二區域，第一區域和第二區域分別包括多個柵極區，所述多個柵極區與發射極區相鄰并延伸通過基極區進入設置在集電極區上的漂移區，第一區域被構造為：(i)在切換到非導通狀態期間比第二區域具有更大的開關損耗；(ii)在第二區域之前切換到非導通狀態。其它構造可包括相應的計算機系統、設備和記錄在一個或更多個計算機存儲裝置中的計算機程序，它們均被構造為執行所述方法的動作。

一些構造可包括以下特征中的一個或更多個。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，第一區域的集電極區具有比第二區域的集電極區的摻雜濃度更大的摻雜濃度。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，由于第一區域與第二區域之間不同的復合壽命減少處理(recombinationlifetime killing treatment)，所以第一區域的漂移區在導通狀態期間比第二區域的漂移區具有更多的存儲電荷。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，柵極區電連接到共同的柵極信號。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，柵極氧化物層將柵極區與相鄰的區分隔開，第一區域的柵極氧化物層的厚度大于第二區域的柵極氧化物層的厚度。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，第一區域的基極區具有比第二區域的基極區的摻雜濃度更大的摻雜濃度。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，第一區域和第二區域還被構造為使得第一區域在第二區域接收到用于切換到非導通狀態的請求之前接收用于切換到非導通狀態的請求。在所述絕緣柵雙極型晶體管中，第二區域的柵極區連接到具有預定電阻值的柵極信號，所述預定電阻值降低來自第二區域的柵極電容的放電電流的水平，其中，所述預定電阻值大于與第一區域的柵極區關聯的電阻值。描述的構造的實施方式可包括硬件、方法或處理，或者在計算機可訪問的介質上的計算機軟件。

根據本發明，提供一種絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管包括：第一區域和第二區域，分別包括多個柵極區，所述多個柵極區經由發射極區和基極區連接到發射極并連接到設置在集電極區上的漂移區，第一區域被構造為：(i)在切換到非導通狀態期間比第二區域具有更大的開關損耗；(ii)在第二區域之前切換到非導通狀態。

在一些構造中，一種功率半導體器件包括多個區域，所述多個區域被構造為使得所述多個區域中的至少兩個區域在切換到非導通狀態期間具有不同的開關損耗，且使得針對所述區域中的任意兩個區域，兩個區域中具有較大開關損耗的一個區域在所述兩個區域中的另一個區域之前切換到非導通狀態。其它構造可包括相應的計算機系統、設備和記錄在一個或更多個計算機存儲裝置中的計算機程序，它們均被構造為執行所述方法的動作。