[发明专利]反向导通半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子设备的领域，并且更加具体地涉及根据权利要求1的引言的反向导通半导体器件(reverse-conductingsemiconductor device)。

背景技术

在US2008/0135871A1中描述了如在图1中示出的反向导通半导体器件200’(反向导通绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT))，其在一片晶圆(wafer)100内包括具有内建续流二极管(freewheeling diode)的绝缘栅双极晶体管。如在图1中示出，这样的反向导通半导体器件200’包括n型基极层101，其具有是集成IGBT的发射极侧104的第一主侧和是IGBT的集电极侧103并且位于发射极侧104相对侧的第二主侧。第四p型层4设置在发射极侧104上。在第四层4上，设置具有比基极层101更高掺杂的第三n型层3。

第六电绝缘层6设置在发射极侧104上并且覆盖第四层4和基极层101并且部分覆盖第三层3。导电第五层5完全嵌入第六层6中。在第四层4的中心部分上方没有设置第三或第六层3、6。

在该第四层4的中心部分上，设置第一电接触8，其还覆盖第六层6。第一电接触8与第三层3和第四层4直接电接触，但与第五层5电绝缘。

在第二主侧上，形成为缓冲层的第七层7设置在基极层101上。在第七层7上，n型第一层1和p型第二层2交替地设置在平面中。第一层1以及第七层7具有比基极层101更高的掺杂。

第二电接触9设置在集电极侧103上并且它覆盖第一和第二层1、2并且与它们直接电接触。

在这样的反向导通半导体器件200’中，续流二极管在第二电接触9(其的一部分形成该二极管中的阴极电极)、n型第一层1(其形成该二极管中的阴极区)、基极层101(其的一部分形成该二极管基极层)、p型第四层4(其的一部分形成该二极管中的阳极区)和第一电接触8(其形成该二极管中的阳极)之间形成。

绝缘栅双极晶体管(IGBT)在第二电接触9(其的一部分形成该IGBT中的集电极电极)、p型第二层2(其形成该IGBT中的集电极区)、基极层101(其的一部分形成该IGBT基极层)、第四层4(其的一部分形成该IGBT中的p基极区)、第三层3(其形成该IGBT中的n型源极区)和第一电接触8(其形成发射极电极)之间形成。在该IGBT的导通状态期间，沟道在该发射极电极、该源极区和朝向n基极层的该p基极区之间形成。

n型第一层1包括多个具有第四区宽度16的第四区15。p型第二层2包括多个具有第五区宽度26的第五区25。第二层2形成连续层，其中每个第四区15被该连续的第二层2环绕。

在图2中第一和第二层1、2在通过沿来自图1的线A-A的剖面的全部晶圆区域(wafer area)上示出。该线也在图2中指示以便示出RC-IGBT 200’对于第一和第二层1、2在晶圆100的整个平面上不具有相同的结构。在图的上部(参见线A-A)中示出规则设置的第四区15和第五区25的结构。图2示出超出图1的线A-A的器件，该线位于该器件的有源区110中，即图2还示出该器件的终端区域(termination area)111。

在图2的下部中，示出第二层2还包括第六区27(在图中被虚线环绕)，其具有更大的第六区宽度28(大于任何第五区25的宽度26)。第六区27的宽度28加上第四区15的宽度16是第五区25的宽度26加上第四区15的宽度16的1.5至5倍大。第六区27设置在有源区110的边界并且相邻于或至少靠近晶圆的终端区111。

然而，IGBT和二极管都产生损耗。其是纯IGBT区域的第六区27产生最高损耗，使得最高温度在这样的区域上出现。由于第六区27在晶圆边界上的设置，在半导体器件中的温度分布因此是不均匀的。

此外，通过第六区27的不位于中心的设置，减小了IGBT的安全操作区域(SOA)，因为第六区27延伸进入其是电非有源区的结终端区域。通过该设置，阶跃恢复效应(snap-back effect)也更容易在导通状态模式下发生。在US2008/0135871A1中示出的设计中，优化了p掺杂IGBT区域，也就是使其变大，但二极管区域通过该方法最小化，由此使该器件对阶跃恢复效应更加敏感。

发明内容

本发明的目的是提供具有改进的电和热性质的反向导通半导体器件。

该目的通过根据权利要求1的反向导通半导体器件实现。