[發(fā)明專利]具有軟切換行為的絕緣柵半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610966547.6
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN107017250B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F-J.尼德諾斯泰德;F.D.普菲爾施;F.J.桑托斯羅德里格斯;H-J.舒爾策;S.福斯;W.瓦格納
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/085
• 分類號: H01L27/085;H01L29/423;H01L29/739;H01L21/8232;H01L21/331;H01L21/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 畢錚;杜荔南

本發(fā)明涉及具有軟切換行為的絕緣柵半導(dǎo)體器件。公開的是半導(dǎo)體器件和用于產(chǎn)生其的方法。半導(dǎo)體器件包括：多個器件單元，每一個包括體區(qū)、源極區(qū)、以及鄰近體區(qū)并通過柵極電介質(zhì)與體區(qū)介電絕緣的柵電極；以及導(dǎo)電柵極層，包括柵電極或者電連接到多個器件單元的柵電極。柵極層電連接到柵極導(dǎo)體，并且包括增加電阻區(qū)和降低電阻區(qū)中的至少一個。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總地涉及絕緣柵半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

僅舉幾例，絕緣柵半導(dǎo)體器件被廣泛地用做在汽車、工業(yè)、消費電子或家用電器中的多種類型的電子電路中的電子開關(guān)，絕緣柵半導(dǎo)體器件諸如例如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）或MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）。IGBT是雙極型半導(dǎo)體器件，其包括第一導(dǎo)電類型（摻雜類型）的第一發(fā)射極區(qū)（也稱為源極區(qū)）、第二導(dǎo)電類型的第二發(fā)射極區(qū)（也稱為漏極區(qū)）、第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)（也稱為漂移區(qū)）、在第一發(fā)射極和基極區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的體區(qū)（body region）、以及鄰近體區(qū)并通過柵電介質(zhì)與體區(qū)介電絕緣的柵電極。

IGBT可以以兩個不同的操作狀態(tài)操作，即傳導(dǎo)狀態(tài)（導(dǎo)通狀態(tài)）和阻斷狀態(tài)（截止?fàn)顟B(tài)）。在傳導(dǎo)狀態(tài)中，第一發(fā)射極區(qū)通過體區(qū)中的傳導(dǎo)溝道將第一導(dǎo)電類型的電荷載流子注射到基極區(qū)中，并且第二發(fā)射極區(qū)將第二導(dǎo)電類型的電荷載流子注射到基極區(qū)中。由第一和第二發(fā)射極注射到基極區(qū)中的這些電荷載流子在基極區(qū)中形成電荷載流子等離子體。在阻斷狀態(tài)中，體區(qū)中的傳導(dǎo)溝道被中斷。

當(dāng)IGBT被關(guān)斷、即從傳導(dǎo)狀態(tài)切換到阻斷狀態(tài)時，耗盡區(qū)在體區(qū)與基極區(qū)之間的pn結(jié)處開始擴(kuò)展到基極區(qū)中。通過這樣，從基極區(qū)去除形成電荷載流子等離子體的電荷載流子。在關(guān)斷期間，在第一和第二發(fā)射極區(qū)之間存在電流流動，這是從電荷載流子從基極區(qū)的去除（抽出）而導(dǎo)致的。可以被稱為電荷載流子抽出電流的該電流最終隨著電荷載流子已經(jīng)被去除或復(fù)合而下降到零。該電流的斜率在它趨向于零時限定部件的柔軟度。該斜率越陡峭，半導(dǎo)體器件的關(guān)斷行為（切換行為）越欠“軟”。然而，軟切換行為是期望的，因為陡峭斜率可能引起在連接到半導(dǎo)體器件的（寄生）電感中的電壓過沖，和/或可能引起在其中采用半導(dǎo)體器件的電路中的諧振或振鈴。

因此，需要提供具有軟切換行為的諸如IGBT的絕緣柵半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容

一個示例涉及半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括：多個器件單元，每一個包括體區(qū)、源極區(qū)、以及鄰近體區(qū)并通過柵極電介質(zhì)與體區(qū)介電絕緣的柵電極。導(dǎo)電柵極層包括柵電極或者電連接到多個器件單元的柵電極。柵極層電連接到柵極導(dǎo)體，并且包括增加電阻區(qū)和降低電阻區(qū)中的至少一個。

附圖說明

下面參考各圖來解釋示例。這些圖用來圖示某些原理，使得僅圖示了對于理解這些原理必要的方面。這些圖未按比例。在這些圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示類似的特征。

圖1示出絕緣柵半導(dǎo)體器件的柵極層的截面的頂視圖；

圖2示出根據(jù)一個示例的整體柵極層的頂視圖；

圖3示出根據(jù)另一個示例的整體柵極層的頂視圖；

圖4示出包括多個器件單元的IGBT的等效電路圖；

圖5示出根據(jù)一個示例的絕緣柵半導(dǎo)體器件的垂直橫截面視圖；

圖6示出根據(jù)一個示例的絕緣柵半導(dǎo)體器件的水平橫截面視圖；

圖7示出根據(jù)另一個示例的絕緣柵半導(dǎo)體器件的水平橫截面視圖；

圖8示出柵極導(dǎo)體的區(qū)中的絕緣柵半導(dǎo)體器件的垂直橫截面視圖；

圖9示出根據(jù)另一個示例的絕緣柵半導(dǎo)體器件的垂直橫截面視圖；

圖10示出根據(jù)一個示例的柵極層的增加電阻區(qū)的垂直橫截面視圖；