[发明专利]半导体器件和用于操作半导体器件的方法

说明书

半导体器件包括多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元。多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元被配置为在半导体器件的正向操作模式中导通电流，并且在半导体器件的反向操作模式中阻断电流。此外，半导体器件包括多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元。多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元被配置为在正向操作模式中和反向操作模式中都导通电流。

技术领域

示例涉及包括绝缘栅双极晶体管结构的半导体器件以及用于操作这些半导体器件的方法。

背景技术

在过去的几年中，功率半导体器件吸引越来越多的兴趣。例如，电池和能量管理的进步以及减少温室气体排放的需求加剧了诸如电动汽车或电动高速列车之类的电动车辆的研究、开发和制造。其他应用在于发电、转换和分配领域。例如，高效率的功率半导体器件可以提高发电厂中使用的发电机的效率，但是在较小规模上也可能延长移动设备的电池充电周期。对于这些和其他应用，寻求高效率和低损耗的半导体器件。此外，当操作功率半导体器件时，通常会期望监视其操作，以便更可靠地对其进行操作或者能够在故障的情况下采取措施。为了在当今的全球市场上竞争，对于半导体公司更重要的是减少这种半导体器件的制造精力和成本。

因此，期望在保持低的制造精力的同时提高半导体器件的效率及其操作的可靠性。

发明内容

一些实施例涉及包括多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元的半导体器件。多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元被配置为在半导体器件的正向操作模式中导通电流，并且在半导体器件的反向操作模式中阻断电流。此外，半导体器件包括多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元。多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元被配置为在正向操作模式中和在反向操作模式中都导通电流。

一些实施例涉及绝缘栅双极晶体管器件。绝缘栅双极晶体管器件包括第一导电类型的第一晶体管掺杂区域和第二导电类型的第二晶体管掺杂区域。第一晶体管掺杂区域和第二晶体管掺杂区域被布置在绝缘栅双极晶体管器件的公共半导体衬底中。此外，绝缘栅双极晶体管器件包括在半导体沉底的后侧表面处与第一晶体管掺杂区域和第二晶体管掺杂区域接触的集电极电极。在集电极电极与第一晶体管掺杂区域之间的接触面积大于在集电极电极与半导体衬底的后侧表面之间的总接触面积的70%。

一些实施例涉及用于操作半导体器件的方法。该方法包括在半导体器件的第一发射极电极和第二发射极电极之间耦合电阻器。第一发射极电极电连接到半导体器件的多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元。第二发射极电极电连接到半导体器件的多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元。此外，该方法包括在半导体器件的反向操作模式期间把半导体器件的反向电流的至少一部分导通通过多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元。此外，该方法包括在反向操作模式期间确定跨电阻器的电压。此外，该方法包括基于跨电阻器的电压得出反向电流的量值。

附图说明

以下将仅作为示例并且参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，其中，

图1示出了包括多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元和多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元的半导体器件的示意图示；

图2a示出了正向导通绝缘栅双极晶体管单元的示意性截面；

图2b示出了反向导通绝缘栅双极晶体管单元的示意性截面；

图2c示出了包括布置在公共半导体衬底中的多个正向导通绝缘栅双极晶体管单元和多个反向导通绝缘栅双极晶体管单元的半导体器件的示意性截面；

图3a示出了并联连接的正向导通绝缘栅双极晶体管单元和二极管的组件的示意性截面；

图3b示出了在正向和反向操作期间具有指示的电流方向的另一反向导通绝缘栅双极晶体管单元的示意性截面；

图4示出了半导体器件的示意性俯视图；

图5示出了绝缘栅双极晶体管器件的示意性截面的一部分；

图6是示出了用于操作半导体器件的方法的流程图；