[发明专利]RC IGBT、生产RC IGBT的方法和控制半桥电路的方法

说明书

RC IGBT、生产RC IGBT的方法和控制半桥电路的方法。一种RC IGBT（1）包括具有IGBT区段（1‑21）和二极管区段（1‑22）的有源区（1‑2）。在RC IGBT（1）的多个控制沟槽（14、15）中，存在多个IGBT控制电极（141）和与IGBT控制电极（141）电绝缘的多个等离子体控制电极（151），IGBT控制电极（141）和等离子体控制电极（151）中的每个与RC IGBT（1）的两个负载端子（11、12）电隔离。IGBT区段（1‑21）包括IGBT控制电极（141）的第一子集和等离子体控制电极（151）的第一子集。二极管区段（1‑22）包括等离子体控制电极（151）的第二子集。

技术领域

本说明书涉及功率半导体器件的实施例和处理功率半导体器件的方法的实施例。特别地，本说明书涉及RC IGBT的实施例、涉及相应的RC IGBT生产方法的实施例以及涉及操作包括第一RC IGBT和第二RC IGBT的功率半导体半桥电路的方法的实施例。在此描述的RC IGBT配备有至少两种控制电极。

背景技术

现代设备在汽车、消费者和工业应用中的许多功能，诸如转换电能和驱动电动机或电机器，依赖于功率半导体开关。例如，仅举几个示例，绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管已经用于各种应用，包括但不限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，该半导体本体被配置成沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导正向（forward）负载电流。

此外，在例如晶体管之类的可控功率半导体器件的情况下，负载电流路径可以借助于通常被称为栅电极的绝缘电极来控制。例如，在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传导状态和阻塞状态之一中。在一些情况下，栅电极可以被包括在功率半导体开关的沟槽内，其中，沟槽可以展现例如条状配置或针状配置。

一些功率半导体器件还提供反向传导性；在反向（reverse）传导状态期间，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成使得正向负载电流能力（在幅度方面）基本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两者的典型器件是反向传导（RC）IGBT。通常，对于RC IGBT，正向传导状态是可控的，例如，通过向栅电极提供相应的信号，并且反向传导状态通常是不可控的，但是，由于RC IGBT中的一个或多个二极管结构，如果在负载端子处存在反向电压，则RC IGBT自动地采取（assume）反向传导状态。

当然，借助于单独的二极管提供反向电流能力是可能的；例如反并联（anti-parallel）连接到常规（非反向传导）IGBT的二极管。然而，这里描述的实施例涉及IGBT结构和二极管结构两者都单片地集成在相同芯片中的变型。

为了安全并且高效地操作RC IGBT，RC IGBT的高度可控性是希望的。这特别适用，如果使用两个RC IGBT来形成功率半导体半桥电路的话，例如作为主要家用电器、通用驱动、电力驱动火车（train）、伺服驱动、牵引、（更高）功率传输设施的电路拓扑的部分。

发明内容

根据实施例，RC IGBT包括具有IGBT区段和二极管区段的有源区；具有第一侧和第二侧的半导体本体；在第一侧处的第一负载端子和在第二侧处的第二负载端子；多个控制沟槽，沿第一横向方向彼此平行地布置并且沿竖直方向延伸到半导体本体中，其中，多个控制沟槽延伸到IGBT区段和二极管区段两者中；在半导体本体中的多个IGBT台地（mesa）和多个二极管台地，台地中的至少一些台地中的每个台地沿着第一横向方向被控制沟槽中的至少一个控制沟槽横向限制（confine）；在多个控制沟槽中，多个IGBT控制电极和与IGBT控制电极电隔离的多个等离子（plasma）体控制电极，IGBT控制电极和等离子体控制电极中的每个与第一负载端子和第二负载端子两者电隔离。IGBT区段包括IGBT控制电极的第一子集和等离子体控制电极的第一子集。二极管区段包括等离子体控制电极的第二子集。