具有低传导损耗的反向传导绝缘栅功率半导体器件制造技术

提供了一种反向传导绝缘栅功率半导体器件，其包括多个有源单位单元(40)和导引二极管单位单元(50)，该导引二极管单位单元包括与第一主电极(21)直接接触并从第一主侧(11)延伸到第一深度(d1)的第二导电型阳极区域(51)。每个有源单位单元(40)包括与第一主电极(21)直接接触的第一导电型第一源极层(41a)、第二导电型基极层(42)以及第一栅极电极(47a)，该第一栅极电极通过第一栅极绝缘层(46a)与第一源极层(41a)和第二导电型基极层(42)分开以形成第一场效应晶体管结构。阳极区域(51)在到垂直于第一主侧(11)的竖直平面上的正交投影中的侧向尺寸(w)等于或小于1μm。在阳极区域(51)的第一侧向侧表面上设置有第一绝缘层(52a)，并且在阳极区域(51)的相反第二侧向侧表面上设置有第二绝缘层(52b)。并且第一绝缘层(52a)与第二绝缘层(52b)之间的距离等于或小于1μm，第一绝缘层(52a)从第一主侧(11)竖直延伸到第二深度(d2)，并且第二绝缘层(52b)从第一主侧(11)竖直延伸至第三深度(d3)，其中，第一深度(d1)小于第二深度(d2)且小于第三深度(d3)。度(d1)小于第二深度(d2)且小于第三深度(d3)。度(d1)小于第二深度(d2)且小于第三深度(d3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低传导损耗的反向传导绝缘栅功率半导体器件


[0001]本专利技术涉及功率电子器件的领域，并且更具体地涉及一种根据权利要求1的前序部分的反向传导绝缘栅功率半导体器件。

技术介绍

[0002]现有技术中众所周知的反向传导(RC)绝缘栅功率半导体器件是反向传导绝缘栅双极晶体管(RC
‑
IGBT)。在RC
‑
IGBT中，二极管和IGBT通过在IGBT结构的p+掺杂集电极层的一部分中引入n+掺杂集电极短路而被单片集成在同一晶片或芯片上。RC
‑
IGBT可以是在其发射极侧上具有平面MOSFET结构的平面RC
‑
IGBT，也可以是在器件的发射极侧上具有沟槽MOSFET结构的沟槽RC
‑
IGBT。
[0003]在M.Rahimo等人的出版物“双模绝缘栅晶体管(BiGT)一种用于更高功率应用的潜在技术(The Bi
‑
mode Insulated Gate Transistor(BiGT)A potential technology for h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种反向传导绝缘栅功率半导体器件，包括具有第一主侧(11)和与所述第一主侧(11)相反的第二主侧(12)的晶片(10；10
’
)、在所述第一主侧(11)上的第一主电极(21)以及在所述第二主侧(12)上的第二主电极(22)，其中，所述晶片(10；10
’
)包括：第一导电型基极层(31)；第二导电型集电极层(32)，所述第二导电型集电极层与所述第一导电型基极层(31)直接接触以形成第一pn结，并且所述第二导电型集电极层与所述第二主电极(22)直接接触，其中，所述第二导电型不同于所述第一导电型；至少一个集电极短路(33)，所述至少一个集电极短路将所述第一导电型基极层(31)电连接到所述第二主电极(22)；多个有源单位单元(40；40
’
)，所述多个有源单位单元与所述第一主侧(11)相邻；以及导引二极管单位单元(50；50
’
)，所述导引二极管单位单元包括从所述第一主侧(11)延伸到第一深度(d1)的第二导电型阳极区域(51；51
’
)，其中，所述阳极区域(51；51
’
)与所述第一主电极(21)直接接触并且与所述第一导电型基极层(31)直接接触以形成第二pn结，其中，每个有源单位单元(40；40
’
)均包括：第一导电型第一源极层(41a；41a
’
)，所述第一导电型第一源极层与在所述第一主侧(11)上的第一主电极(21)直接接触；第二导电型基极层(42；42
’
)，所述第二导电型基极层在所述第一导电型基极层(31)的与所述集电极层(32)相反的一侧上，其中，所述第一导电型基极层(31)与所述第二导电型基极层(42；42
’
)直接接触以形成第三pn结，并且其中，所述第二导电型基极层(42；42
’
)与所述第一源极层(41a；41a
’
)直接接触以形成第四pn结；以及第一栅极电极(47a；47a
’
)，所述第一栅极电极通过第一栅极绝缘层(46a；46a
’
)与所述第一源极层(41a；41a
’
)、所述第二导电型基极层(42；42
’
)和所述第一导电型基极层(31)分开以形成第一场效应晶体管结构，其特征在于，所述阳极区域(51；51
’
)在到垂直于所述第一主侧(11)的竖直平面上的正交投影中的侧向尺寸(w)等于或小于1μm，其中，侧向方向定义为平行于所述第一主侧(11)的方向，在所述阳极区域(51；51
’
)的第一侧向侧表面上设置有第一绝缘层(52a；52a
’
)，并且在所述阳极区域(51；51
’
)的第二侧向侧表面上设置有第二绝缘层(52b；52b
’
)，所述第二侧向侧表面在平行于所述第一主侧(11)并且平行于所述竖直平面的方向上与所述阳极区域(51；51
’
)的第一侧向侧表面相反；并且在所述导引二极管单位单元(50；50
’
)关于所述竖直平面的竖直横截面中，所述第一绝缘层(52a；52a
’
)与所述第二绝缘层(52b；52b
’
)之间的距离等于或小于1μm，所述第一绝缘层(52a；52a
’
)从所述第一主侧(11)竖直延伸到第二深度(d2)，并且所述第二绝缘层(52b；52b
’
)从所述第一主侧(11)竖直延伸到第三深度(d3)，其中，所述第一深度(d1)小于所述第二深度(d2)并且小于所述第三深度(d3)。2.根据权利要求1所述的反向传导绝缘栅功率半导体器件，其中，将相邻的有源单位单元(40；40
’
)的第二导电型基极层(42；42
’
)中的任意第一点与所述阳极区域(51；51
’
)中的任意第二点连接的任意直线与所述第一绝缘层或第二绝缘层(52a，52b；52a
’
，52b
’
)相交，其中，所述相邻的有源单位单元(40；40
’
)为所述多个有源单位单元(40；40
’
)中的其第二导
电型基极层(42；42
’
)具有到所述阳极区域(51)的最小侧向距离的那个有源单位单元(40；40
’
)。3.根据权利要求1或2所述的反向传导绝缘栅功率半导体器件，其中，所述阳极区域(51；51
’
)到每个有源单位单元(40；40)的第二导电型基极层(42；42
’
)的侧向距离(D；D
’
)至少为15μm。4.根据权利要求2或3中任一项所述的反向传导绝缘栅功率半导体器件，其中，所述晶片(10；10
’
)的在所述第一主侧(11)上从所述阳极区域(51；51
’
)到所述相邻的有源单位单元(40；40
’
)的第二导电型基极层(42；42
’
)延伸的表面部分与所述第一主电极(21)电绝缘。5.根据权利要求1至4中任一项所述的反向传导绝缘栅功率半导体器件，其中，所述阳极区域(51；51
’...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：ABB电网瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：