[发明专利]反向导通半导体装置

说明书

技术领域

本发明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器。

背景技术

在US 2008/0135871 A1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n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n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，n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n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p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p基区的第四层4、形成IGBT的n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n基层在发射极电极、源区和p基区之间形成。

n型第一层1包括具有第三区宽度16的多个第三区15。p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p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p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n型第一层1的面积因从US 2008/0135871 A1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n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p面积，总n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n和p掺杂区的现有技术反向导通IGBT。在EP0683530中公开，p掺杂区的总面积大于n掺杂区的总面积。

发明内容

本发明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。