[發明專利]RC IGBT以及生產RC IGBT的方法

在審

• 申請號: 202111586890.5
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114664942A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: F·D·菲爾施
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;周學斌

公開了RC IGBT以及生產RC IGBT的方法。RC IGBT(1)包括IGBT區段(1?21)和二極管區段(1?22)。二極管區段(1?22)中的多個二極管臺面(18)中的至少一些被經由電連接到RC IGBT(1)的發射極端子(11)的第二陽極區(1062)耦合到漂移區(100)。第二陽極區(1062)與二極管區段(1?22)中的溝槽(16)相比沿著豎向方向(Z)延伸得更深。

技術領域

本說明書涉及RC IGBT的實施例以及生產RC IGBT的方法的實施例。

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——諸如轉換電能和驅動電馬達或電機——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功率轉換器中的開關。

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控制的。例如，在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正向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成使得正向負載電流能力(在幅度方面)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)。典型地，對于RC IGBT而言，正向導通狀態是可控的，例如，通過向柵極電極提供對應的信號，并且反向導通狀態典型地是不可控的，而是由于RC IGBT中的一個或多個二極管結構而如果在負載端子處存在反向電壓則RC IGBT自動地采取反向導通狀態。

當然，可能的是借助于分離的二極管——例如反并聯連接到常規(非反向導通)IGBT的二極管——來提供反向電流能力。

然而，在此描述的實施例涉及其中IGBT結構和二極管結構這兩者被單片集成在同一芯片中的變型。

為了安全且高效地操作RC IGBT，對RC IGBT的高度的可控性是合期望的。

發明內容

根據實施例，RC IGBT包括：具有IGBT區段和二極管區段的有源區；具有第一側和第二側的半導體本體；在第一側處的第一負載端子和在第二側處的第二負載端子；多個控制溝槽和多個源極溝槽，所述多個溝槽被沿著第一橫向方向彼此平行地布置并且沿著豎向方向延伸到半導體本體中，其中多個源極溝槽延伸到IGBT區段和二極管區段這兩者中；在半導體本體中的多個IGBT臺面和多個二極管臺面，所述臺面是沿著第一橫向方向由所述多個溝槽中的相應的兩個溝槽在橫向上界定的。每個IGBT臺面包括：電連接到第一負載端子的第一導電類型的源極區；以及電連接到第一負載端子并且將源極區與RC IGBT的另一第一導電類型區隔離的第二導電類型的本體區。每個二極管臺面包括：第二導電類型的第一陽極區，其電連接到第一負載端子。RC IGBT進一步在半導體本體中和在第二側處包括如下兩者：第一導電類型的二極管發射極區，其形成二極管區段的一部分并且在第一橫向方向上呈現總計為漂移區厚度的至少50%或總計為半導體本體厚度的至少50%的橫向延伸；以及第二導電類型的IGBT發射極區，其形成IGBT區段的一部分上并且在第一橫向方向上呈現總計為漂移區厚度的至少70%或者總計為半導體本體厚度的至少70%的橫向延伸。RC IGBT進一步在二極管區段中包括電連接到第一負載端子的第二導電類型的第二陽極區。與二極管區段中的溝槽相比第二陽極區沿著豎向方向延伸得更深。第二陽極區與二極管發射極區在二極管發射極區的水平區域的至少5%內重疊。