[发明专利]反向导通绝缘栅双极晶体管

说明书

公开了反向导通绝缘栅双极晶体管。一种RC IGBT(1)，其在有源区(1‑2)中包括IGBT区段(1‑21)和至少三个二极管区段(1‑22)。二极管区段(1‑22)的布置服从一设计规则。

技术领域

本说明书涉及一种功率半导体器件的实施例和一种处理功率半导体器件的方法的实施例。特别是，本说明书涉及反向导通绝缘栅双极晶体管(RC IGBT)的实施例以及对应的处理方法的实施例，其中RC IGBT的若干个二极管区段被根据设计规则布置在有源区中。

背景技术

现代设备在汽车、消费品和工业应用中的许多功能——诸如转换电能和驱动电马达或电机器——依赖于功率半导体开关。例如，举几个例子来说，绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和二极管已经被用于各种应用，包括但是不限制于电源和功率转换器中的开关。

功率半导体器件通常包括半导体本体，半导体本体被配置为沿着在器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导正向负载电流。

进一步地，在可控的功率半导体器件(例如晶体管)的情况下，负载电流路径可以是借助于通常被称为栅极电极的绝缘电极来控制的。例如，当从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置在正向导通状态和阻断状态之一中。在一些情况下，栅极电极可以被包括在功率半导体开关的沟槽内，其中沟槽可以呈现例如条状配置或针状配置。

一些功率半导体器件进一步提供反向导通性；在反向导通状态期间，功率半导体器件传导反向负载电流。这样的器件可以被设计以使得正向负载电流能力(就幅度而言)实质上与反向负载电流能力相同。

提供正向和反向负载电流能力的典型器件是反向导通(RC)IGBT，其一般配置对于本领域技术人员来说是已知的。典型地，对于RC IGBT而言，正向导通状态是借助于向栅极电极提供对应的信号而可控的，并且反向导通状态典型地是不可控的，但是如果由于RCIGBT中的一个或多个二极管结构而在负载端子处存在反向电压，则RC IGBT采取反向导通状态。

当然可以借助于分离的二极管提供反向电流能力；例如反并联连接到常规的(非反向导通的)IGBT的二极管。然而，在此描述的实施例涉及其中IGBT结构和二极管结构这两者都单片地集成在同一芯片内的变型。

用于这样的RC IGBT的典型设计目标包括例如在栅极电极和接收栅极信号的RCIGBT的栅极端子之间的低欧姆连接以及器件在正向导通状态和反向导通状态这两者中的低热阻。

发明内容

根据实施例，RC IGBT包括：具有IGBT区段和多个至少三个二极管区段的有源区；围绕有源区的边缘终止区；半导体本体，其在有源区和边缘终止区这两者中延伸并且具有前侧和背侧，半导体本体具有一定厚度，所述厚度是在二极管区段之一中沿着竖向方向从前侧到背侧的距离；第一负载端子和控制端子，这两者都在半导体本体前侧处；以及在半导体本体背侧处的第二负载端子。每个二极管区段被配置用于传导在第一负载端子和第二负载端子之间的二极管负载电流。IGBT区段被配置用于传导在第二负载端子和第一负载端子之间的正向负载电流。控制端子被电连接到导电控制流道结构，导电控制流道结构被布置在半导体本体前侧处并且至少部分地沿着有源区的横向周界的路线延伸。多个控制沟槽被沿着第一横向方向彼此平行地布置，并且每个控制沟槽沿着从前侧指向背侧的竖向方向延伸到半导体本体中。每个控制沟槽具有沿着第二横向方向从横向周界的相应的第一区段朝向横向周界的与相应的第一区段相对的相应的第二区段延伸的条状配置，其中第一横向方向垂直于第二横向方向。每个控制沟槽容纳绝缘控制电极，绝缘控制电极被配置为经由控制流道结构接收控制信号以用于控制IGBT区段。每个控制沟槽被沿着其在第二横向方向上的相应的延伸由二极管区段中的至多单个二极管区段中断不多于一次。在有源区的横向区域内，各二极管区段本身不在横向上彼此重叠且这些二极管区段的水平投影也不沿着第二横向方向在横向上彼此重叠。在有源区的横向区域内，至少两个二极管区段的沿着第一横向方向的水平投影不彼此重叠。