提供一种反向导通半导体装置（２００），它包括共同晶圆（１００）上的续流二极管和绝缘栅双极晶体管，晶圆（１００）的一部分形成具有基层厚度（１０２）的基层（１０１）。绝缘栅双极晶体管包括集电极侧（１０３）和发射极侧（１０４），而集电极侧（１０３）设置成与晶圆（１００）的发射极侧（１０４）相对。第一导电类型的第一层（１）和第二导电类型的第二层（２）交替设置在集电极侧（１０３）上。第一层（１）包括具有第一区宽度（１１）的至少一个第一区（１０）以及具有第一引导区宽度（１３）的至少一个第一引导区（１２）。第二层（２）包括具有第二区宽度（２１）的至少一个第二区（２０）以及具有第二引导区宽度（２３）的至少一个第二引导区（２２）。ＲＣ－ＩＧＢＴ按照满足如下几何规则的方式来设计：每个第二区宽度（２１）等于或大于基层厚度（１０２），而每个第一区宽度（１１）小于基层厚度（１０２）。每个第二引导区宽度（２３）大于每个第一引导区宽度（１３）。每个第一引导区宽度等于或大于基层厚度（１０２）的两倍，并且第二引导区（２２）的面积之和大于第一引导区（１２）的面积之和。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率电子器件的领域，更具体来说，涉及如权利要求1的前序部分所述的反向导通半导体装置以及如权利要求13所述的具有这种反向导通半导体装置的转换ο
技术介绍
在US 2008/0135871 Al中，描述如图1所示的反向导通半导体装置200'(反向导通绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT))，它在一个晶圆100中包括具有内置续流二极管的绝缘栅双极晶体管。如图1所示，这种反向导通半导体装置200’包括η型基层101，它具有作为集成IGBT的发射极侧104的第一主侧以及作为IGBT的集电极侧103并且与发射极侧104 相对的第二主侧。第四P型层4设置在发射极侧104上。在第四层4上，设置具有比基层 101更高掺杂的第三η型层3。第六电绝缘层6设置在发射极侧104上，覆盖第四层4和基层101，并且部分覆盖第三层3。导电第五层5完全嵌入第六层6中。在第四层4的中心部分之上，没有设置第三或第六层3、6。在第四层4的这个中心部分上，设置第一电接触8，它还覆盖第六层6。第一电接触8与第三层3和第四层4直接电接触，但是与第五层5电绝缘。在第二主侧，作为缓冲层所形成的第七层7设置在基层101上。在第七层7，η型第一层1和P型第二层2在平面中交替设置。第一层1以及第七层7具有比基层101更高的掺杂。第二电接触9设置在集电极侧103上，它覆盖第一和第二层1、2，并且与它们直接电接触。在这种反向导通半导体装置200’中，续流二极管在其一部分形成二极管的阴极的第二电接触9、形成二极管的阴极区的η型第一层1、其一部分形成二极管基层的基层101、 其一部分形成二极管的阳极区的P型第四层4以及形成二极管的阳极的第一电接触8之间形成。绝缘栅双极晶体管(IGBT)在其一部分形成IGBT的集电极电极的第二电接触9、 形成IGBT的集电极区的ρ型第二层2、其一部分形成IGBT基层的基层101、其一部分形成 IGBT的ρ基区的第四层4、形成IGBT的η型源区的第三层3以及形成发射极电极的第一电接触8之间形成。在IGBT的通态期间，沟道朝η基层在发射极电极、源区和ρ基区之间形成。η型第一层1包括具有第三区宽度16的多个第三区15。ρ型第二层2包括具有第四区宽度26的多个第四区25。第二层2形成连续层，其中每个第三区15由连续第二层2 包围。图2中，示出通过沿图1的线条A-A的截面的整个晶圆面积之上的第一和第二层 1、2。这个线条也在图2中示出，以便示出RC-IGBT200’在晶圆100的整个平面之上不具有第一和第二层1、2的相同结构。在图的上部(参见线条A-A)，示出规则设置的第三区15和第四区25的结构。在图2的下部，示出第二层2还包括第五区27(在图中由虚线包围)，它具有比任何第四区25的宽度26更大的第五区宽度28。第五区27的宽度28加上第三区15的宽度 16比第四区25的宽度26加上第三区15的宽度16要大1. 5至5倍。使用这种结构，以便获得大ρ掺杂区供改进半导体装置的通态性质，并且通过具有采取第四区25形式的ρ掺杂区与第五区27相比很小的面积，其中存在第三区15的面积中的第三区15之间的距离能够保持很小。由此，装置可用于更高电流。但是，由于各由第四区25包围的第三区15的使用，实现RC-IGBT的良好二极管性质的可能性受到极大限制，因为负责二极管性质的η型第一层1的面积因从US 2008/0135871 Al已知的这种现有技术装置的几何条件而很小。如果例如使第三区15的宽度16与第四区25的宽度同样大，则总η掺杂面积不超过整个面积的25%。通过另外引入作为P掺杂第五区27的另一个大ρ面积，总η掺杂面积进一步减小。另一方面，如果与第四区25相比，第三区15的宽度16经过放大，则由于反弹效应可能发生，IGBT性质会以不可接受的方式变坏。US 2005/017290、EP 0683530和US 2008/093623示出具有装置的集电极侧上的交替η和ρ掺杂区的现有技术反向导通IGBT。在ΕΡ0683530中公开，ρ掺杂区的总面积大于η掺杂区的总面积。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有改进二极管性能但无需牺牲IGBT性能的反向导通半导体装置。这个目的通过如权利要求1所述的反向导通半导体装置以及如权利要求13所述的转换器来实现。本专利技术的反向导通绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT)包括共同晶圆上的续流二极管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)，晶圆的部分形成具有基层厚度的基层。绝缘栅双极晶体管包括集电极侧和发射极侧，而集电极侧设置成与晶圆的发射极侧相对。基层厚度定义为基层在集电极侧与发射极侧之间具有的最大厚度。第一导电类型、如η型的第一层以及第二导电类型、如ρ型的第二层交替设置在集电极侧。第一层包括至少一个第一区和至少一个第一引导区，其中每个第一区由第一区边界包围并且具有第一区宽度，以及每个第一引导区由第一引导区边界包围并且具有第一引导区宽度。第二层包括至少一个第二区和至少一个第二引导区，其中每个第二区由第二区边界包围并且具有第二区宽度，以及每个第二引导区由第二引导区边界包围并且具有第二引导区宽度。必须满足如下几何规则-第二层在整个平面之上没有相同结构，-每个第一区宽度小于基层厚度，-每个第二区宽度等于或大于基层厚度，-每个第一引导区宽度等于或大于基层厚度的一倍，-每个第二引导区宽度大于基层厚度的两倍，-每个第二引导区宽度大于每个第一引导区宽度，以及-至少一个第二引导区的面积之和大于至少一个第一引导区的面积之和。各区或层宽度定义为所述区或层中的任何点与所述区或层边界上的点之间存在的最短距离的最大值的两倍。最大值是在通/断之间切换装置(反过来也是一样)时对该区完全充电或放电的最长距离。这些条件确保与第二区相比存在较小第一区，使得使IGBT面积保持为较大，并且避免在较大第一二极管区发生的反弹效应。由于较小第一和第二区没有极大地影响符合上述设计规则的IGBT模式，所以其尺寸调整成取得所需二极管面积。通过引入与第一和第二区相比具有增加尺寸的独立第二引导区，创建作为没有工作在相对模式的IGBT区或二极管区专用的区域。通过与第一区和第二区相比仅引入第一引导区和第二引导区的几个，保持具有缩短结构(第一和第二区)的装置的大面积。为了不牺牲过多IGBT面积，作为引导区的ρ型第二引导区确保增加的IGBT面积， 同时作为引导η型区的第一引导区确保相当大的二极管面积。第一和第二区形成主短接区(shorted region)，其中所包含的硅面积用于IGBT 和二极管模式。这些区域还影响主要IGBT电性质。第一引导区和第二引导区主要提供用于赋予确定IGBT对二极管面积比以及将这个设计方面与仅涉及较小第一区和较大第一引导区的标准方式分离的更大自由度。如果引入第一引导区，则较大尺寸能够选择用于第二区，这将产生两个积极特征 第一，IGBT的通态特性期间的反弹的消除；以及其次，IGBT和二极管的更软截止性能。在从属权利要求中公开本专利技术主题的其它优选实施例。附图说明下文中将参照附图更详细地说明本专利技术主题，其中图1示出现有技术反向导通IGBT的截面图；图2示出现有技术RC-IGBT的第一和第二层的结构的平面图；图3示出本专利技术反向导通IGBT的截面图；图4示出根据本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种反向导通半导体装置（２００），包括共同晶圆（１００）上的续流二极管和绝缘栅双极晶体管，在成品反向导通半导体装置（２００）中具有未修正掺杂的所述晶圆（１００）的部分形成基层（１０１），其中所述绝缘栅双极晶体管包括集电极侧（１０３）和发射极侧（１０４），并且所述集电极侧（１０３）设置成与所述晶圆（１００）的所述发射极侧（１０４）相对，其中所述基层（１０１）具有基层厚度（１０２），它定义为所述基层（１０１）在所述集电极侧（１０３）与所述发射极侧（１０４）之间具有的最大厚度，第一导电类型的第一层（１）和第二导电类型的第二层（２）交替设置在所述集电极侧（１０３）上，其特征在于所述第一层（１）包括至少一个第一区（１０）和至少一个第一引导区（１２），其中每个第一区（１０）由第一区边界包围并且具有第一区宽度（１１），以及每个第一引导区（１２）由第一引导区边界包围并且具有第一引导区宽度（１３），所述第二层（２）包括至少一个第二区（２０）和至少一个第二引导区（２２），其中每个第二区（２０）由第二区边界包围并且具有第二区宽度（２１），以及每个第二引导区（２２）由第二引导区边界包围并且具有第二引导区宽度（２３），各区或层宽度定义为所述区或层中的任何点与所述区或层边界上的点之间的最短距离的最大值的两倍，所述第二层（２）在整个平面之上没有相同结构，每个第一区宽度（１１）小于所述基层厚度（１０２），每个第二区宽度（２１）等于或大于所述基层厚度（１０２），每个第一引导区宽度（１３）等于或大于所述基层厚度（１０２）的一倍，每个第二引导区宽度（２３）大于所述基层厚度（１０２）的两倍，每个第二引导区宽度（２３）大于每个第一引导区宽度（１３），以及所述至少一个第二引导区（２２）的面积之和大于所述至少一个第一引导区（１２）的面积之和。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·科普塔，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
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