[發明專利]具有可完全耗盡的n溝道區和p溝道區的IGBT

在審

• 申請號: 201811531736.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109935632A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: A.毛德;T.金齊希;F-J.尼德諾斯泰德;C.P.桑多
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技德累斯頓公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/10;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳曉;申屠偉進

本發明公開了具有可完全耗盡的n溝道區和p溝道區的IGBT。一種功率半導體器件，具有耦合到第一和第二負載端子結構的半導體主體，所述半導體主體被配置成在器件的導通狀態期間傳導負載電流并且具有漂移區。所述功率半導體器件包括多個單元，每個單元具有：在第一單元部分中的第一臺面，所述第一臺面包括：第一端口區，以及第一溝道區，所述第一臺面展現在橫向方向上的小于100 nm的總延伸，以及在第二單元部分中的第二臺面，所述第二臺面包括：第二端口區，以及第二溝道區。溝槽結構包括被配置成通過反型或積聚來控制負載電流的控制電極結構。第二導電類型的引導區域位于第二溝道區以下并且從第一和第二溝道區移位。

技術領域

本說明書涉及功率半導體器件的實施例，并且涉及處理功率半導體器件的方法的實施例。特別地，本說明書涉及具有可完全耗盡的n溝道區和p溝道區的IGBT的實施例，并且涉及對應處理方法的實施例。

背景技術

汽車、消費者和工業應用中的現代設備的許多功能，諸如轉換電能以及驅動電動機或電機，依賴于半導體器件。例如，僅舉幾例，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）以及二極管，已經用于各種應用，包括但不限于電源和功率轉換器中的開關。

總體目標是使半導體器件中發生的損耗保持為低，其中所述損耗基本上是由導通損耗和/或開關損耗引起的。

例如，功率半導體器件包括多個MOS控制頭，其中每個控制頭可以具有至少一個控制電極以及與其相鄰布置的源極區和溝道區。

為了將功率半導體器件設置為導通狀態，在所述導通狀態期間可以傳導正向方向上的負載電流，控制電極可以設有具有在第一范圍內的電壓的控制信號以便在溝道區內誘導負載電流路徑。

為了將功率半導體器件設置成阻斷狀態，在所述阻斷狀態期間可以阻斷施加到半導體器件的負載端子的正向電壓并且禁止正向方向上的負載電流的流動，控制電極可以設有具有在與第一范圍不同的第二范圍內的電壓的控制信號以便使溝道區中的負載電流路徑截止。然后，正向電壓可以在由功率半導體器件的溝道區和漂移區之間的過渡形成的結處誘導耗盡區，其中耗盡區也被稱為“空間電荷區”，并且可以主要擴展到半導體器件的漂移區中。在該上下文中，溝道區常常也被稱為“體區”，在其中可以由控制信號誘導所述負載電流路徑（例如反型溝道）以將半導體器件設置在導通狀態中。在沒有溝道區中的負載電流路徑的情況下，溝道區可以與漂移區形成阻斷結。

為了保持功率半導體器件的損耗為低的，可能需要以適當的方式來控制功率半導體器件的半導體主體內的電荷載流子密度。

此外，盡管高開關速度可以產生低損耗，但是一些應用可能要求功率半導體器件內的負載電流和/或電壓隨時間的變化率，諸如在接通或關斷操作期間的電壓的變化率（也稱為“dU/dt”，或者相應地“dV/dt”），不超過預定的最大值。

因此，可能合意的是提供一種功率半導體器件，其提供低導通損耗和低開關損耗以及在那時的容易的可控性以便確保在接通或關斷操作期間電壓的變化率不超過預定的最大值。

發明內容