[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201811640218.8
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN110034113B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 妹尾賢;大河原淳
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L27/07
• 分類號: H01L27/07
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黃隸凡

半導體裝置包括半導體襯底，該半導體襯底設置有多個二極管范圍和多個IGBT范圍。在沿著半導體襯底的厚度方向的半導體襯底的平面圖中，IGBT范圍和二極管范圍沿著第一方向交替排列。每一二極管范圍在與下電極接觸的范圍內設置有多個n型的陰極區和多個p型的限流區。在每一二極范圍內，陰極區和限流區沿著與第一方向相交的第二方向交替排列。每一IGBT范圍在與下電極接觸的范圍內設置有p型的集電極區。每一IGBT范圍內的集電極區與相鄰的二極管范圍內的每一陰極區接觸。

技術領域

本發明涉及半導體裝置。

背景技術

日本未經審查的專利申請公開第2013-048230號(JP2013-048230A)公開了一種半導體裝置，該半導體裝置在一個半導體襯底中設置有二極管和絕緣柵雙極型晶體管(insulated?gate?bipolar?transistor，IGBT)。圖23示出了在JP2013-048230A中公開的一個半導體裝置。在圖23的半導體裝置中，二極管范圍570和IGBT范圍580沿著x方向交替排列。每一二極管范圍570在與下電極560接觸的范圍內具有多個n型的陰極區520和多個p型的限流區518。陰極區520和限流區518沿著x方向交替排列。每一IGBT范圍580在與下電極560接觸的范圍內具有p型的集電極區516。集電極區516與二極管范圍570內的多個陰極區520中最靠近IGBT范圍580的陰極區520a接觸。n型的漂移區522設置在陰極區520、限流區518和集電極區516上方。p型的主體區524設置在漂移區522上方。主體區524在IGBT范圍580和二極管范圍570內與上電極550接觸。在二極管范圍570內，由主體區524、漂移區522和陰極區520形成二極管。在二極管范圍570內的主體區524用作二極管的陽極區。在IGBT范圍580內，設置有n型的發射極區532、溝槽526、柵絕緣膜528、柵電極530等。在IGBT范圍580內，由發射極區532、主體區524、漂移區522、集電極區516、柵電極530等形成IGBT。

當使上電極550的電位高于下電極560的電位時，二極管范圍570內的二極管導通。當二極管導通時，如箭頭590所示，空穴從主體區524朝向陰極區520流動穿過漂移區522。隨著空穴流入陰極區520，電流從陰極區520朝向主體區524流動穿過漂移區522。此后，當使上電極550的電位低于下電極560的電位時，二極管執行恢復操作。即，漂移區522中的空穴穿過主體區524向上電極550放電，且漂移區522中的電子穿過陰極區520向下電極560放電。因此，反向電流(下文簡稱為“恢復電流”)瞬間流入二極管。在二極管導通的狀態下，當在漂移區522中存在大量電子時，由于在恢復操作時向下電極560放電的電子變多，恢復電流變大。在JP2013-048230A的半導體裝置中，為了抑制恢復電流，p型的限流區518設置在二極管范圍570內與下電極560接觸的范圍內。當設置了限流區518，由于陰極區520的面積變小，因此當二極管導通時從陰極區520流入漂移區522的電子變少。因此，在恢復操作時向下電極560放電的電子也變少。因此，抑制了恢復電流。

發明內容

類似于二極管范圍570內的主體區524，IGBT范圍580內的主體區524與上電極550接觸。因此，當二極管范圍570內的二極管導通時，空穴從主體區524流入IGBT范圍580內的漂移區522。如箭頭592所示，流入IGBT范圍580內的漂移區522的空穴流向二極管范圍570內的陰極區520。此時，IGBT范圍580內的漂移區522中的大部分空穴流入最靠近IGBT范圍580的陰極區520a。電子在箭頭592的相反方向上流動。因此，在二極管導通的狀態下，在由箭頭592示出的電流路徑(即，IGBT范圍580內的漂移區522)存在多個電子。當二極管執行恢復操作時，如箭頭592所示，IGBT范圍580內的漂移區522中的電子流向陰極區520a。因此，恢復電流集中在陰極區520a。因此，在恢復操作時，陰極區520a局部地上升至高溫，且高負載被施加至陰極區520a。本發明提供一種半導體裝置，其具有限流區并且能夠抑制恢復電流的集中。