反向传导IGBT制造技术

本发明专利技术涉及反向传导IGBT。提供一种反向传导IGBT及其制造方法。该反向传导IGBT包括：半导体主体，其包括第一表面、与第一表面相对的第二表面和在第一表面和第二表面之间布置的第一导电类型的漂移区。半导体主体还包括被布置在第二表面处并且与第二电极欧姆接触的第二导电类型的第一集电极区，被布置在第二表面处的第一导电类型的背侧发射极区。在基本上平行于第一表面的水平方向，第一集电极区和背侧发射极区限定rc-IGBT区域。该半导体主体还包括被布置在第二表面处的第二导电类型的第二集电极区。第二集电极区在水平方向限定引导IGBT区域。

【技术实现步骤摘要】

本说明书涉及反向传导的IGBT的实施例，特别是涉及反向传导的功率IGBT。
技术介绍
在汽车、消费者和工业应用中的现代装置的很多功能(例如转换电能以及驱动电动机或电机)依赖于半导体器件。绝缘栅双极晶体管(IGBT)已被用于各种应用，其包括但不限于在电源和功率转换器中的开关。流经用作开关或发动机驱动器的IGBT的电流的方向可能在不同工作周期中是不同的。当IGBT被正向偏置时，即当在IGBT的体-漏结处的pn体二极管被反向偏置时，通过施加栅极电位到绝缘栅电极以电容性地控制P型体区中的晶体管沟道，IGBT有效作为能够接通和关断在集电极和发射极端子(敷金属)之间在正向方向流动的电流的电子开关。只要穿过晶体管沟道的单极电子电流在阈值之下，则IGBT处于“晶体管模式”中，超过该阈值，在P型集电极区(也被称为P型背侧发射极区和背侧空穴发射极区)与布置在集电极区和主体区之间的η型漂移区(也被称为基区)之间形成的pn结两端的电压降足够高，使得集电极区开始将空穴注入到漂移区中并且双极电流在“IGBT模式”中流动。为了允许低欧姆电流流经处于“反向模式”(也被称为“反向传导模式”或“二极管模式”)中的IGBT (其中pn体二极管被正向偏置)，可提供具有两个掺杂类型的部分的结构化集电极区。在IGBT的反向模式中，由此单片集成的续流二极管的损耗主要由跨越主体二极管和漂移区的电压降和电流流动的乘积来确定。具有单片集成续流二极管的IGBT也被称为“反向传导IGBT”(rc-1GBT)。这些二极管器件避免与所要求的外部续流二极管的接触和供电线相关联的电感和电容。通常，改进多模rc-1GBT的一个模式的特性不利地影响另一模式。期望的是以对其他器件特性的较少的影响来改进RC-1GBT的器件特性。
技术实现思路
根据一实施例，提供反向传导IGBT。该反向传导IGBT包括半导体主体，半导体主体包括第一表面、与第一表面相对的第二表面和在第一表面和第二表面之间布置的第一导电类型的漂移区。第一电极被布置在第一表面上。第二电极被布置在第二表面上。反向传导IGBT还包括第一 IGBT单元、第一二极管单元、第二 IGBT单元和第二二极管单元。第一 IGBT单元包括布置在半导体主体中并且与漂移区形成第一 pn结的第一主体区。在第一pn结和第一表面之间的第一 IGBT单元中的每面积的p型掺杂剂的数量具有第一值。第一二极管单元包括布置在半导体主体中并且与漂移区形成第二 pn结的第一阳极区。在第二pn结和第一表面之间的第一二极管单元中的每面积p型掺杂剂的数量具有低于第一值的第二值。第二 IGBT单元包括布置在半导体主体中并且与漂移区形成第三pn结的第二主体区。在第三pn结和第一表面之间的第二 IGBT单元中的每面积p型掺杂剂的数量具有高于第二值的第三值。第二二极管单元包括被布置在半导体主体中并且与漂移区形成第四pn结的第二阳极区。在第四pn结和第一表面之间的第二二极管单元中的每面积p型掺杂剂的数量具有高于第二值的第四值。半导体主体还在第二表面处包括处于与第二电极欧姆接触的P型第一集电极区、P型第二集电极区和η型背侧发射极区。在第一表面上的投影中，第一集电极区与第一 IGBT单元和第一二极管单元中的至少一个重叠，背侧发射极区与第一 IGBT单元和第一二极管单元中的至少一个重叠，并且第二集电极区与第二 IGBT单元和第二二极管单元重叠。根据一实施例，提供一种反向传导IGBT。该反向传导IGBT包括半导体主体，该半导体主体包括第一表面、与第一表面相对的第二表面和在第一表面与第二表面之间布置的第一导电类型的漂移区。第一电极被布置在第一表面上。第二电极被布置在第二表面上。半导体主体还包括被布置在第二表面处并且与第二电极欧姆接触的第二导电类型的第一集电极区、被布置在第二表面处并且与第二电极欧姆接触的第一导电类型的背侧发射极区、和被布置在第二表面处并且与第二电极欧姆接触的第二导电类型的第二集电极区。第一集电极区和背侧发射极区在与第一表面基本上平行的水平方向限定了 rc-1GBT区域。第二集电极区在水平方向限定了引导IGBT (pilot-1GBT)区域。rc-1GBT区域包括与第一电极欧姆接触并且被布置在漂移区和第一电极之间的第二导电类型的第一半导体区。引导IGBT区域包括与第一电极欧姆接触并且被布置在漂移区和第一电极之间的第二导电类型的第二半导体区。第一半导体区的每水平面积的第二导电类型的掺杂剂的数量小于第二半导体区的每水平面积的第二导电类型的掺杂剂的数量。根据一实施例，提供一种用于形成反向传导IGBT的方法。该方法包括提供具有第一表面并且包括延伸到第一表面的漂移层的半导体主体，以及形成结构化背侧发射极层，该发射极层包括被布置在漂移层和与第一表面相对的第二表面半导体主体之间的P型第一集电极区、被布置在第二表面和漂移层之间的P型第一集电极区、与漂移层欧姆接触并且被布置在第二表面和漂移层之间的η型背侧发射极区、和被布置在第二表面和漂移层之间的Ρ型第二集电极区。在基本上平行于第一表面的水平方向上，第一集电极区和背侧发射极区限定第一器件区域。第二集电极区在水平方向限定第二器件区域。第一 IGBT单元被形成在第一器件区域中并且第二 IGBT单元被形成在第二器件区域中。形成第一 IGBT单元和第二 IGBT单元包括将ρ型掺杂剂引入漂移层中以在第一器件区域中形成与漂移层形成第一 pn结的至少第一主体区，和在第二器件区域中形成与漂移层形成第二 pn结的至少第二主体区。第一电极被形成在第一表面上并且与第一主体区和第二主体区欧姆接触。第二电极被形成在第二表面上并且与背侧发射极区、第一集电极区和第二集电极区欧姆接触。该方法被执行使得与第一器件区域相比，在第二器件区域中，每面积更多P型掺杂剂存在于漂移层和第一表面之间。本领域技术人员在阅读以下详细描述后，并且在观看附图后，将认识到附加的特征和优点。【附图说明】图中的部件不一定按照比例，相反重点被放在图示本专利技术的原理上。而且，在图中，同样的附图标记指明对应部分。在图中:图1示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图2示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图3示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图4示意性图示根据一个或多个实施例的在图3中图示的垂直半导体器件的另一部分的垂直横截面； 图5示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图6示意性图示根据一个或多个实施例的在图5中图示的垂直半导体器件的另一部分的垂直横截面； 图7示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图8示意性图示根据一个或多个实施例的在图7中图示的垂直半导体器件的另一部分的垂直横截面； 图9示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面； 图10示意性图示根据一个或多个实施例的在图9中图示的垂直半导体器件的另一部分的垂直横截面； 图11示意性图示根据一个或多个实施例的垂直半导体器件的一部分的垂直横截面；图12示意性图示根据一个或多个实施例的在图11中图示的垂直半导体器件的另一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向传导IGBT（100），包括：半导体主体（40），所述半导体主体（40）包括第一表面（15）、与所述第一表面（15）相对的第二表面（16）和在所述第一表面（15）和所述第二表面（16）之间布置的n型漂移区（1）、布置在所述第二表面（16）处的p型第一集电极区（6）、布置在所述第二表面（16）处的p型第二集电极区（9）、以及与所述漂移区（1）欧姆接触并且布置在所述第二表面（16）处的n型背侧发射极区（5）；被布置在所述第一表面（15）上的第一电极（10）；被布置在所述第二表面（16）上并且与所述第一集电极区（6）、所述第二集电极区（9）和所述背侧发射极区（5）欧姆接触的第二电极（11）；第一IGBT单元（110），其包括布置在所述半导体主体（40）中并且与所述漂移区（1）形成第一pn结（91）的第一主体区（2），在所述第一pn结（91）和所述第一表面（15）之间的所述第一IGBT单元（110）中的每面积p型掺杂剂的数量具有第一值；第一二极管单元（120），其包括布置在所述半导体主体（40）中并且与所述漂移区（1）形成第二pn结（91a、91A）的第一阳极区（2a），在所述第二pn结和所述第一表面之间的所述第一二极管单元（120）中的每面积p型掺杂剂的数量具有低于所述第一值的第二值；第二IGBT单元（210），其包括布置在所述半导体主体（40）中并且与所述漂移区（1）形成第三pn结（92）的第二主体区（2'），在所述第三pn结（91a）和所述第一表面之间的第二IGBT单元（210）中的每面积p型掺杂剂的数量具有高于所述第二值的第三值；以及第二二极管单元（220），其包括被布置在所述半导体主体（40）中并且与所述漂移区（1）形成第四pn结（92b、92B）的第二阳极区（2b），在所述第四pn结（92b）和所述第一表面（15）之间的所述第二二极管单元（220）中的每面积p型掺杂剂的数量具有高于所述第二值的第四值，在到所述第一表面（15）上的投影中，所述第一集电极区（6）与所述第一IGBT单元（110）和所述第一二极管单元（120）中的至少一个重叠，所述背侧发射极区（5）与所述第一IGBT单元（110）和所述第一二极管单元（120）中的至少一个重叠，并且所述第二集电极区（9）与所述第二IGBT单元（210）和所述第二二极管单元（220）重叠。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FD普菲尔施，D韦伯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE