[發明專利]半導體器件和用于操作半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201711129145.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108074978B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: T.M.賴特;F.沃爾特
• 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;H01L27/082;H01L27/06;G01R1/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃濤;杜荔南

1.一種半導體器件（100、200-C、400），包括：

多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元，其中，所述多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元被配置為在所述半導體器件（100、200-C、400）的正向操作模式中導通電流，并且在所述半導體器件（100、200-C、400）的反向操作模式中阻斷電流；

多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元，其中，所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元被配置為在正向操作模式和反向操作模式中都導通電流；以及

第一發射極電極（104-1）和第二發射極電極（104-2），其中，所述第一發射極電極（104-1）電連接到所述多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元中的至少一個，其中，所述第二發射極電極（104-2）電連接到所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元中的至少一個；

其中第一發射極電極被連接到負載源，并且第二發射極電極被連接到電流感測源。

2.根據權利要求1所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，所述半導體器件（100、200-C、400）的正向導通絕緣柵雙極晶體管單元的總數至少是所述半導體器件（100、200-C、400）的反向導通絕緣柵雙極晶體管單元的總數的兩倍。

3.根據權利要求1或2所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，在所述正向操作模式期間，所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元被配置為導通通過半導體器件（100、200-C、400）的總電流的至多30%。

4.根據前述權利要求1-2之一所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，在所述反向操作模式期間，所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元被配置為導通通過半導體器件（100、200-C、400）的總電流的至多30%。

5.根據前述權利要求1-2之一所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，所述多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元和所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元被布置在所述半導體器件的公共半導體襯底（102）中。

6.根據權利要求5所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，所述多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元橫向包圍所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元。

7.根據權利要求5所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，所述半導體襯底（102）包括第一導電類型的集電極摻雜區域（134）和第二導電類型的漂移摻雜區域（122），

其中，所述集電極摻雜區域（134）在正向導通絕緣柵雙極晶體管單元內將所述漂移摻雜區域（122）與所述半導體襯底（102）的后側表面分離，

其中，所述漂移摻雜區域（122）在反向導通絕緣柵雙極晶體管單元內豎直延伸到所述半導體襯底的后側表面。

8.根據權利要求7所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，沿著所述半導體襯底（102）的后側表面從所述多個（110）正向導通絕緣柵雙極晶體管單元中的任一個到所述漂移摻雜區域（122）的位于所述半導體襯底（102）的后側表面的一部分的最小橫向距離大于1μm。

9.根據權利要求7所述的半導體器件（100、200-C、400），其中，所述多個（120）反向導通絕緣柵雙極晶體管單元中的至少一些彼此橫向相鄰布置，其中，在所述半導體襯底的后側表面處的所述漂移摻雜區域（122）的最大寬度大于相鄰布置的反向導通絕緣柵雙極晶體管單元的單元間距。