半导体器件和逆导igbt的利记博彩app
【专利说明】半导体器件和逆导IGBT
[0001]本申请是于2012年I月17日提交的申请号为201210013681.6且发明名称为“半导体器件和逆导IGBT”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本说明书涉及逆导IGBT、尤其涉及逆导功率IGBT和具有逆导IGBT结构的半导体器件的实施例。
【背景技术】
[0003]诸如转换电学能量和驱动电马达或电机器之类的汽车、消费和工业应用中的现代器件的很多功能依赖于半导体器件。绝缘栅双极晶体管(IGBT)已经用于包括但不限于电源和功率转换器中的开关的各类应用。
[0004]在不同的操作周期中，流经操作为开关或马达驱动器的IGBT的电流的方向可以不同。在IGBT的“正向模式”中，IGBT的本体-漏极结的pn-本体二极管反向偏置，且器件的电阻能够由施加于IGBT的栅电极的电压控制。为了在pn-本体二极管被正向偏置的“反向模式”中允许低欧姆电流流过IGBT，可以提供具有两种掺杂类型的部分的结构化集电极区域。由此单片集成的续流二极管的损耗在IGBT的反向模式中主要由电流流动和本体二极管两端的电压降的乘积决定。具有单片集成续流二极管的IGBT也被命名为逆导IGBT。这些半导体器件避免与所需接触以及外部续流二极管的电源线相关的电感和电容。
[0005]由于高闩锁鲁棒性的原因，典型地在IGBT的本体区域中提供高掺杂抗闩锁区域。在反向模式中，抗闩锁区域操作为具有集成续流二极管的高发射极效率的发射极区域。这导致漂移区的溢流(flooding)，在下文中，漂移区也被称为基极区域，其在IGBT的反向模式中具有少数电荷载流子。因此，集成续流二极管的截止能量、反向电流峰值以及IGBT的导通能量通常对于具有单片集成续流二极管的IGBT太高，尤其在硬开关应用中。
[0006]为了减小反向模式中具有少数电荷载流子的基极区域的溢流，例如，通过使用快速金或钼扩散或通过在处理期间使用诸如电子或光子之类的高能粒子照射IGBT的半导体本体，可以减小基极区域中少数载流子的寿命。然而，载流子寿命的减少典型地导致增加的正向电SVf且导致增加的饱和正向电压Vrasat。这进而增加了正向模式中的IGBT的功率损耗。
【发明内容】
[0007]根据一个实施例，提供一种半导体器件。该半导体器件包括半导体本体，该半导体本体具有第一导电类型的基极区域和主水平表面。第一电极布置在主水平表面上。半导体本体还包括IGBT单元和二极管单元。在垂直剖面中，IGBT单元包括与基极区域形成第一pn结的第二导电类型的本体区域。在垂直剖面中，二极管单元包括与基极区域形成第二 pn结的第二导电类型的阳极区域。在垂直剖面中，仅在IGBT单元中形成与第一电极欧姆接触的第一导电类型的源极区域以及与第一电极欧姆接触的第二导电类型的抗闩锁区域。抗闩锁区域具有比本体区域的最大掺杂浓度高的最大掺杂浓度。
[0008]根据一个实施例，提供一种逆导IGBT。该逆导IGBT包括半导体本体，该半导体本体具有第一导电类型的基极区域和主水平表面。第一电极布置在主水平表面上。在垂直剖面中，该半导体本体还包括具有通过栅极电介质区域绝缘的第一栅电极的第一垂直沟槽、具有通过栅极电介质区域绝缘的第二栅电极的第二垂直沟槽以及具有通过栅极电介质区域绝缘的第三栅电极的第三垂直沟槽。在垂直剖面中，第二导电类型的本体区域与基极区域形成第一 pn结且在第一垂直沟槽和第二垂直沟槽之间延伸。在垂直剖面中，与第一电极欧姆接触的第一导电类型的源极区域布置在第一垂直沟槽和第二垂直沟槽之间。在垂直剖面中，第二导电类型的阳极区域邻接第三垂直沟槽且仅与基极区域形成整流pn结。半导体本体还包括与第一电极欧姆接触且具有比本体区域的最大掺杂浓度高的最大掺杂浓度的第二导电类型的抗闩锁区域。在垂直剖面中，抗闩锁区域比源极区域更深地垂直延伸到本体区域中且仅布置在第一垂直沟槽和第二垂直沟槽之间。
[0009]根据一个实施例，提供一种逆导IGBT。该逆导IGBT包括半导体本体，该半导体本体具有第一导电类型的基极区域和主水平表面。第一电极布置在主水平表面上。在垂直剖面中，该半导体本体还包括通过栅极电介质区域绝缘的第一栅电极、通过栅极电介质区域绝缘的第二栅电极、与基极区域形成第一 Pn结且邻接第一栅电极的栅极电介质区域和第二栅电极的栅极电介质区域的第二导电类型的本体区域。在垂直剖面中，与第一电极欧姆接触的第一导电类型的源极区域邻接第一栅电极的栅极电介质区域。该半导体本体还包括与第一电极欧姆接触的第二导电类型的抗闩锁区域。抗闩锁区域具有比本体区域的最大掺杂浓度高的最大掺杂浓度。在垂直剖面中，抗闩锁区域还具有与第一栅电极的栅极电介质区域相距的第一最小距离以及与第二栅电极的栅极电介质区域相距的第二最小距离。第二最小距离大于第一最小距离。
[0010]根据一个实施例，提供一种逆导IGBT。该逆导IGBT包括半导体本体，该半导体本体具有第一导电类型的基极区域和主水平表面。第一电极布置在主水平表面上。在垂直剖面中，该半导体本体还包括具有通过栅极电介质区域绝缘的第一栅电极的第一垂直沟槽、具有通过栅极电介质区域绝缘的第二栅电极的第二垂直沟槽以及与基极区域形成第一 pn结且在第一垂直沟槽和第二垂直沟槽之间延伸且延伸到第一电极的第二导电类型的本体区域。在垂直剖面中，与第一电极欧姆接触的第一导电类型的源极区域邻接第一栅电极的栅极电介质区域。在垂直剖面中，第二导电类型的抗闩锁区域比源极区域更深地垂直延伸到本体区域中。抗闩锁区域与第一电极欧姆接触且具有比本体区域的最大掺杂浓度高的最大掺杂浓度。
[0011]当阅读下面的详细描述且当查看附图时，本领域技术人员将意识到附加特征和优点。
【附图说明】
[0012]附图中的组件没有必要按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相似的参考标号指不相应的部件。在附图中:
图1示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图2示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面； 图3示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图4示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图5示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图6示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图7示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图8示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图9示意性说明根据一个或更多实施例如图8所示的垂直半导体器件的平面图；
图10示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图11示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图12示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面；
图13示意性说明根据一个或更多实施例的垂直半导体器件的垂直剖面。
【具体实施方式】
[0013]在下面的详细描述中，对附图做出参考，附图形成本说明书的一部分且通过其中可以实践本发明的说明性特定实施例示出。就这方面而言，参考描述的(多个)附图的取向使用诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前列”、“拖尾”等方向术语。因为实施例的组件可以以很多不同取向布置，方向术语用于说明性目的而绝非限制。应当理解，可以使用其他实施例，且可以在不偏离本发明的范围的条件下做出结构或逻辑变化。因此下面的详细描述并不具有限制意义，且本发明的范围由所附权利要求限定。
[0014]现在将详细对各实施例做参考，一个或多个其示例在附图中说明。每个示例以解释的方式提供且并不意味着本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可以用在其他实施例上或与其他实施例结合使用以得出另一实施例。旨在表明，本发明包括这种修改和变化。描述的示例使用特定语言，其不应被解读为限制了所附权利要求的范围。附图没有按比例绘制且仅用于说明性目的。为清楚起见，如果没有其它声明，在不同附图中，相同的元件或制造步骤由相同的参考符号表示。
[0015]当在本说明书中使用时，术语“水平”旨在描述基本平行于半导体基板或本体的第一或主水平表面的取向。这例如能够是晶片或管芯的表面。
[0016]当在本说明书中使用时，术语“垂直”旨在描述基本垂直于第一表面、即平行于半导体基板或本体的第一表面的法向的取向。
[0017]在本说明书中，η掺杂被称为第一导电类型而P掺杂被称为第二导电类型。备选地，半导体器件可以使用相反掺杂关系形成，使得第一导电类型能够是P掺杂且第二导电类型能够是η掺杂。再者，一些图通过在掺杂类型附近指示或“+”说明相对掺杂浓度。例如，“η_”表示比“η”掺杂区域的掺杂浓度小的掺杂浓度，而“η+”掺杂区域具有比“η”掺杂区域大的更大掺杂浓度。然而，除非其它声明，指示相关掺杂浓度并不意味着相同相对掺杂浓度的掺杂区域必须具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同η+掺杂区域可以具有不同的绝对掺杂浓度。例如，对于η+掺杂和P +掺杂区域同样如此。
[0018]本说明书中描述的特定实施例属于但不限于具有逆导IGBT结构的单片集成半导体器件，尤其是诸如逆导功率IGBT的功率半导体器件。
[0019]当在本说明书中使用时，术语“功率半导体器件”旨在描述具有高电压和/或高电流切换能力的单个芯片上的半导体器件。换句话说，功率半导体器件旨在用于典型地安培范围的高电流和/或旨在用于典型地高于400V、更典型地高于600V的高电压。
[0020]在本说明书的上下文中，术语“欧姆接触”、“电接触”、“接触”、“欧姆连接”和“电连接”旨在描述在半导体器件的两个区域、部分或部件之间或在一个或更多器件的不同端子之间或在端子或金属化或电极和半导体