[發明專利]具有IGBT區段和二極管區段的RC-IGBT

在審

• 申請號: 202010981151.5
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112531023A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: J·G·拉文;R·巴布斯克;F·D·普菲爾施;A·菲利波;C·P·桑多
• 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;H01L21/331;H01L27/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;申屠偉進

公開了具有IGBT區段和二極管區段的RC IGBT。提供了一種RC IGBT(1)，其在二極管區段(1?22)和IGBT區段(1?21)之間的過渡區段(1?23)中具有n阻擋區(107)。

技術領域

本說明書涉及RC IGBT的實施例和形成RC IGBT的方法的實施例。特別是，本說明書涉及RC IGBT的實施例以及形成RC IGBT的方法的實施例，其中n阻擋區被提供在二極管區段和IGBT區段之間的過渡區段中。

背景技術

在汽車、消費品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馬達或電機——依賴于功率半導體開關。例如，舉幾個例子來說，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和二極管已經被用于各種應用，包括但是不限制于電源和電力轉換器中的開關。

功率半導體器件通常包括半導體本體，半導體本體被配置為沿著器件的兩個負載端子之間的負載電流路徑傳導正向負載電流。

進一步地，在可控功率半導體器件(例如晶體管)的情況下，負載電流路徑可以是借助于通常被稱為柵極電極的絕緣電極來控制的。例如，當從例如驅動器單元接收到對應的控制信號時，控制電極可以將功率半導體器件設置在導通狀態和阻斷狀態之一中。在一些情況下，柵極電極可以被包括在功率半導體開關的溝槽內，其中溝槽可以呈現為例如條狀配置或針狀配置。

一些功率半導體器件進一步提供反向導通性；在反向導通狀態期間，功率半導體器件傳導反向負載電流。這樣的器件可以被設計以使得正向負載電流能力(在量值方面)實質上與反向負載電流能力相同。

提供正向負載電流能力和反向負載電流能力這兩者的典型器件是反向導通(RC)IGBT，其一般配置是本領域技術人員已知的。典型地，對于RC IGBT而言，正向導通狀態是借助于向柵極電極提供對應的信號而可控的，并且反向導通狀態典型地并非是可控的，而是由于RC IGBT中的對應的二極管結構而如果在負載端子處存在反向電壓則RC IGBT呈現反向導通狀態。

想要的是提供一種RC IGBT，其除了在功率損耗方面的高效率之外還具有高度的可控性和魯棒性。

發明內容

在此描述的各方面涉及RC IGBT的實施例和形成RC IGBT的方法的實施例，其中n阻擋區被提供在二極管區段和IGBT區段之間的過渡區段中。n阻擋的示例性配置可以允許Qrr降低，特別是當RC IGBT被采用在要求快速開關能力和短路耐久性的驅動應用時。例如，在(多個)IGBT區段中的短路期間，RC IGBT典型地在(多個)IGBT區段的中心區中達到最熱，而(多個)二極管區段不遇到任何電流，并且可以冷卻(多個)IGBT區段，這改進了RC IGBT的短路耐久性。二極管的集成度越強，關于IGBT的短路耐久性的改進潛力越高。然而，如果柵極電勢從導通狀態值(例如15V)切換到低于IGBT MOS結構的閾值電壓(例如0V、-8V、-15V)的值以避免直流鏈路的短路，則由于在反向恢復之前IGBT區段中靠近二極管區的部分中的電荷載流子的量的強烈增加，強的二極管集成可能成為在降低功率損耗方面的限制。同時，可以在過渡區段的背側處放置p-n結構的精細圖案，這抑制了導通狀態和反向恢復期間的電荷載流子注入。